Tilpasningspliktens rekkevidde etter lovendringen

Grupos de homólogos foram criados para enzimas das vias biossintéticas dos aminoácidos essenciais (AEs) em humanos, através da metodologia SeedServer, tendo como objetivo o estudo de eventos de deleções gênicas. Para isso, foram utilizadas como Seeds enzimas de organismos sabidamente autotróficos, ou seja, capazes de sintetizá-los por vias de novo. Serina (S) e glicina (G), aminoácidos não- essenciais, estão presentes como controle. Como a busca reúne organismos de diversos níveis taxonômicos, que possuem ou não genomas completamente seqüenciados, os dados foram representados em nível de filo da seguinte forma, como visto na Figura 18: (a) círculos pretos para filos que possuem ao menos um genoma completo; (b) círculos cinza para filos que contem no máximo genomas em montagem, ou seja, sem genomas completos e (c) círculos vazios para filos com apenas genomas sem projeto de seqüenciamento. No intuito de detectar e incluir nas análises proteínas modeladas incorretamente e seqüências parciais, foi incluída uma busca BLAST adicional utilizando-se também as seqüências marcadas como

fragment na base UniProtKB (ver métodos, seção 9.2.2) e os alinhamentos com

qualquer membro do grupo formado com cobertura acima de 50%, sendo esses dados representados por triângulos para todos os filos (mesmo código de cor que dos círculos). Essa busca foi importante para investigar a ocorrência das enzimas em esponja, pois o genoma disponível era recente e as seqüências não estavam no UniProtKB.

As enzimas estão dispostas em ordem seqüencial anabólica da esquerda para direita, sendo que algumas vias estão representadas por vias alternativas, indicadas

por números, como a via da serina S(1): a partir de 3P-D-glicerato e S(2): a partir de piruvato.

Como esperado, as vias dos aminoácidos não-essenciais serina e glicina foram tidas como potencialmente presentes em diversos filos de eucariotos, com algumas exceções, a saber: (i) a via de serina esta ausente em Rhodophyta apesar do genoma completo de Cyanidioschyzon merolae estar presente, no entanto todas as vias estudadas mostraram-se incompletas nesse grupo. A busca adicional BLAST e inspeções manuais corroboram esse dado, mesmo tendo sido encontrado uma proteína parcial na via G1 de glicina; (ii) A biossíntese de serina parece ser ausente em Apicomplexa, um grupo que contém dois genomas completos de Plasmodium, sem as enzimas S1 e S4, similarmente a Rhodophyta os outros aminoácidos também se mostraram como AEs; (iii) Considerando os animais metazoários, falhamos em comprovar a não essencialidade de glicina para Mollusca, porém ainda não há genomas completos nesse grupo; (iv) Para Microsporidia, fungos intracelulares obrigatórios tendo E. cuniculi com genoma completo, foi comprovada a ausência quase total dos genes de biossíntese de aminoácido [46], sendo, portanto serina e glicina também AEs.

A Figura 18 mostra claramente as vias completas para fungos (Ascomycota e

Basidiomycota) e plantas (Chlorophyta e Streptophyta). Nesse estudo, tentamos

demonstrar quando e como uma provável Grande Deleção Genômica (GDG) ocorreu, ou seja, como se deu a perda de diversas enzimas responsáveis pela síntese dos aminoácidos, em diversos filos eucarióticos. As evidências mostram que já antes da origem dos metazoários (Choanozoa), a perda simultânea da capacidade de síntese dos nove AEs já se encontrava estabelecida. A esse fenômeno inicial, se seguem diversas perdas secundárias e independentes, fato evidenciado pela presença

de K14, M4 e M9 em Chordata e ausência delas em Arthropoda. Curiosamente, enzimas como VIL1 e M7 são mantidas em diversos grupos de metazoários apesar das respectivas vias estarem incompletas, o que pode ser explicado pela participação em vias secundárias. Particularmente, essas enzimas são muito importantes no catabolismo dos respectivos aminoácidos, e isso pode ser importante à luz da heterotrofia para nitrogênio, discutida adiante.

De fato, a GDG ocorre também em grupos não metazoários. Diferentes filos contendo genomas completos como Rhodophyta, Euglenozoa e Apicomplexa mostram padrões semelhantes ao fenótipo de essencialidade. Além disso, há evidências de vias incompletas para os fungos Microsporidia e Neocallimastigomycota, o que demonstra que a GDG ocorreu em eventos separados

em pelo menos outros três grupos taxonomicamente separados, no ancestral comum a Chromalveolates e Excavates, no grupo Fungi-Metazoa e nas plantas

Archaeplastida.

Similarmente a Choanozoa, grupos como Heterokontophyta e Rhizaria apresentam várias enzimas e até algumas vias completas. Em Heterokontophyta, somente a via de histidina (H) não está completa enquanto para Rhizaria, valina (V), isoleucina (I), lisina (K) e treonina (T) são vias potencialmente completas. O mesmo ocorre para metionina (M) em Euglenozoa e Amoebozoa. No entanto, quando mais genomas completos estiverem disponíveis, é possível que outras vias sejam revistas como completas em alguns grupos.

A perda secundária e gradual de genes parece já ter se estabilizado partir de

Placozoa, Porifera e Cnidaria.

Como o primeiro genoma de Porifera ainda é um projeto em andamento e suas proteínas não se encontravam disponíveis no UniProtKB, inspecionamos

manualmente o proteoma deduzido usando alinhamentos BLAST filtrados, sendo observado o mesmo quadro de essencialidade para os nove aminoácidos.

É importante observar que grupos sem nenhuma proteína amostrada não foram representados, como Apusozoa e Jakobida.

Figura 18: Representação esquemática para presença/ausência das enzimas biossintéticas dos nove

aminoácidos essências e dos não essenciais serina e glicina. Código de uma letra utilizado para representar os aminoácidos, sendo H:histidina, F:fenilalanina, W:triptofano, V:valina, I:isoleucina, L:leucina, K:lisina, M:metionina, T:treonina, S:serina, G:glicina. Árvore taxonômica eucariótica amostrada em nível de filos. Círculos representam detecção pela metodologia SeedServer e triângulos pela busca BLAST adicional incluindo proteínas parciais. Preto: presença de ao menos um genoma completo; Cinza: presença de genomas em montagem mas não completos; Brancos: sem genomas completos ou em montagem. Saccharomyces cerevisiae (Ascomycota) e Arabidopsis

thaliana (Streptophyta) foram usadas como Seeds. As 4 aminotransferases da via de fenilalanina são:

(i) aspartato aminotransferase (ii) histidinol-fosfato aminotransferase (iii) aminotransferase de aminoácido aromático (iv) tirosina aminotransferase. As 4 metiltransferases na via de metionina são: (i) 5-metiltetrahidropteroiltriglutamato--homocisteina metiltransferase (ii) homocisteina S- metiltransferase (iii) betaina-homocisteina metiltransferase (iv) 5-metiltetrahidrofolato--homocisteina metiltransferase. As 3 transaminases na via de glicina são: alanina-glioxilato transaminase, serina- glioxilato transaminase e serina-piruvato transaminase.