Estudio bioinformático de enzimas transglutaminasas vegetales y el aislamiento parcial de un gen tg en caña de azúcar (Saccharum sp. híbrido Mex 69-290)

Abstract

Las transglutaminasas (TGs) son una familia de enzimas multifuncionales que se encuentran presentes en diferentes órganos, tejidos y fluidos corporales. Son ampliamente localizadas en bacterias, plantas y animales. Se componen de una tríada catalítica (Cys/His/Asp ó Asn) que comparte un origen evolutivo con la superfamilia de enzimas proteasas-cisteínas tipo papaína, induciendo modificaciones post-traduccionales de proteínas. La principal biocatálisis de las TGs es la reticulación, donde se forman enlaces isopeptídicos con un producto final polimerizado y con un amplio potencial biotecnológico. En plantas, la investigación derivada de las TGs es aún escasa. No obstante, existe un gran número de secuencias proteicas anotadas funcionalmente como TGs en las bases de datos biológicas y que carecen de una certeza biológica acerca de su actividad. Las únicas proteínas vegetales caracterizadas y validadas funcionalmente son la TGZ15/TGZ21 de maíz y la TGO de arroz, ambas proteínas originadas de genes de copia única y con un dominio tipo TG no canónico. Una búsqueda exhaustiva en las bases de datos proteicas encontró que las gramíneas son el grupo vegetal más extenso con secuencias proteicas TGs registradas. Entre ellas, se encontró una isoforma inactiva (TGZi) de la TGZ15, producto de splicing alternativo, que originó una divergencia funcional entre ambas proteínas mediado por un mecanismo evolutivo entre “parálogos internos” del mismo gen. El evento causal de la divergencia se originó no solo por un transcripto alternativo, sino por un evento de duplicación génica que hace más tolerante las mutaciones dentro de un genoma. La diferencia entre ambas proteínas se concentra en un C-terminal distinto y ausente de la tríada catalítica. Esta característica mutacional también se observó en el gen tg parcial de caña de azúcar, homólogo al gen tgz15 de maíz, que se logró identificar mediante la técnica de PCR. Los análisis de secuencias revelaron una diversidad de proteínas homólogas a TGZi, sugiriendo una robustez mutacional en el genoma de las gramíneas que permitió la conservación de genes duplicados. En conclusión, TGZ15 y TGZi son similares por la presencia de RIDs en forma de TRs que se conservan en el proteoma eucariota. La predicción de sus estructuras y el análisis de enriquecimiento sugieren un desorden estructural atribuido a RIDs que tienen una implicación en los procesos biológicos que desempeñan las TGs. La TGZ15 de maíz es evolutivamente independiente del resto de TGs, con un dominio catalítico divergente, que plantea una analogía funcional como resultado de una evolución convergente