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Title: O papel biológico das enzimas iso-funcionais não homólogas em linhagens de Escherichia coli
Advisor: Miranda, Antonio Basílio de
Authors: Pereira, Leandro de Mattos
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Enzimas são proteínas que catalisam reações bioquímicas, funcionando como catalisadores biológicos naturais. Cada enzima tem um nome recomendado e número atribuído por uma comissão especializada, a "Enzyme Comission", um número que classifica a enzima de acordo com a reação que catalisa e de acordo com a sua função enzimática. As enzimas que catalisam a mesma reação geralmente têm uma alta semelhança entre as suas estruturas primária (por Ex. homólogos), isto reflete na semelhança das estruturas terciárias, o que sugere uma origem evolutiva comum. Contudo, agumas enzimas são capazes de catalizar a mesma transformação química e possuem distintas estruturas terciárias, são originadas de eventos evolutivos independentes, por processos de convergência funcional. Estas enzimas são conhecidas como enzimas isofuncionais não homólogas isofuncionais (NISEs). Analisando dados genômicos de diferentes linhagens de Escherichia coli, observamos a presença simultânea de NISEs no mesmo genoma. Não sabemos o significado biológico ou o impacto sobre o metabolismo da presença destas enzimas no mesmo genoma Neste trabalho nós mostramos que estas enzimas têm diferentes estruturas terciárias confirmados pela validação estrutural e várias outras características funcionais diferentes, por exemplo, afinidade diferente para um substrato, diferentes padrões cinéticos e co-fatores, diferenças na estabilidade e regulação. Estas enzimas também podem ter diferentes padrões de expressão gênica e co-expressão e regulação, diferentes parceiros nas redes de interações proteína-proteína. A análise do número de cópias mostrou um aumento do número de cópias (Ex. amplificação gênica) de enzimas do metabolismo central envolvidas em processos essenciais, tais como: recombinação genética: (RusA: Crossover junction endodeoxyribonuclease RusA, EC 3.1.22.4), a modificação da parede celular e morte celular programada (RrrD: Lysozyme RrrD, EC 3.2.1.17), a subversão da resposta imune (UshA, 5'-nucleotidase, EC 3.1.3.5), formação de biofilmes, células de persistência (PlsB: Glycerol-3-phosphate acyltransferase, EC 2.3.1.15). Os resultados mostram que NISEs em em linhagens de E. coli não representam casos de redundância funcional, tais enzimas aumentam a adaptação e flexibilidade metabôlica da bactéria para lidar com diferentes desafios ambientais.
Abstract: Enzymes are proteins that catalyze biochemical reactions, functioning as natural biological catalysts. Each enzyme has a recommended name and number assigned by a specialized committee, the "Enzyme Comission", a number that ranks the enzyme according to the reaction that it catalyzes and according to its enzymatic function. The enzymes that catalyze the same reaction usually have a high similarity between their primary structures (by Ex. homologous) this similarity is reflected in tertiary structures, suggesting a common evolutionary origin. However, some enzymes are able to catalyze the same chemical transformational and have distinct tertiary structure, are originated from distints events evolutives by process of functional convergence. Such enzymes are known as non-homologous enzymes isofuncionais (NISEs) or similar enzymes. Analyzing genomic data of different strains of Escherichia coli, we observed the simultaneous presence of NISEs the same genome. Do not know the biological significance or the impact on the metabolism of the presence of these enzymes in the same genome In this work we have shown that these enzymes have different tertiary structures confirmed by structural validation, and have several other different functional features, for example: different affinity for a substrate, different kinetic patterns and co-factors, different stability and regulation. We also observed that these enzymes may have different expression patterns and gene co-expression and regulation, different partners in the networks of protein-protein interactions. The analysis of the number of copies showed an increased number (Ex. gene amplification) of copies of some structural forms with analogy cases of central metabolism, enzymes involved in essential processes such as: genetic recombination: (RusA: Crossover junction endodeoxiribonuclease, EC 3.1.22.4), modification of cell wall and programmed cell death (RrrD: lysozyme), subversion of the immune response (Usha, 5'-nucleotidase, EC 3.1.3.5) formation biofilms and cell persistence (PlsB: acetyl gligerol 3-phosphatase, EC 2.3.1.15). The results show that NISES don\2019t represent cases of functional redundancy; such enzymes increase metabolic flexibility of bacteria to handle different environmental challenges.
keywords: Escherichia Coli
Enzimas
Fisiologia
Issue Date: 2014
Citation: PEREIRA, Leandro de Mattos. O papel biológico das enzimas iso-funcionais não homólogas em linhagens de Escherichia coli. 2014. 126 f. Tese (Doutorado em Biologia Computacional e Sistemas)-Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2014.
Date of defense: 2014
Place of defense: Rio de Janeiro
Department: Instituto Oswaldo Cruz
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemas
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCS - Teses de Doutorado

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