Análisis filogenético de la óxido nítrico reductasa (Nor): establecimiento del perfil de la proteína

Abstract

La finalidad de este trabajo fue la realización de un análisis filogenético, así como la construcción del perfil de la proteína óxido nítrico reductasa (Nor). Esta enzima contribuye a la formación de un potente gas de efecto invernadero, el óxido nitroso (N2O), que participa en la destrucción de la capa de ozono. El punto de partida del estudio fue la creación de una base de datos de proteínas Nor bacterianas mediante PSI-BLAST. La metodología llevada a cabo en este trabajo se basó en el uso de distintas herramientas bioinformáticas como MEGA-X, ModelTest o TREE-PUZZLE para el análisis filogenético, así como HMMER para la construcción del perfil. Además, se utilizó R para la creación de pequeños programas que ayudaron a continuar con el estudio, además de otros programas. Los resultados obtenidos mostraron que el árbol resultante agrupaba las secuencias en dos clados distintos. En uno de ellos predominaban bacterias de la familia Rhizobiaceae, mientras que, en el otro, la mayoría eran del orden Rhodobacterales. Por otro lado, se vio que los perfiles obtenidos eran capaces de reconocer proteínas anotadas como Nor en una base de datos de proteínas, así como proteínas denotadas como unclassified. Los resultados apuntaron a que los perfiles podrían usarse para seguir estudiando el papel que tiene la enzima Nor en aumento de los niveles de N2O atmosférico. De este modo, se podrían llevar a cabo distintos abordajes para mitigar este grave problema a nivel medio ambiental.

This project aimed to carry out a phylogenetic analysis and the development of the profile of the nitric oxide reductase (Nor). This enzyme contributes to the production of nitrous oxide (N2O), which is a powerful greenhouse gas, and it participates in Ozone Depletion. The starting point of the study was the obtaining of a database of bacterial Nor proteins through PSI-BLAST. The methodology carried out was based on the use of different bioinformatics frameworks. They were used software such as MEGAX, ModelTest or TREE-PUZZLE for the phylogenetic analysis, and HMMER for the development of the profile. In addition, R was used for the creation of small programs that helped to continue with the study, among other programs. The results showed that the tree organized the sequences in two different clades. In one of them, bacteria of the Rhizobiaceae family predominated, while in the other, the majority were of the order Rhodobacterales. On the other hand, it was found that the sequence-based profiles were able to identify proteins annotated as Nor in a protein database and proteins denoted as unclassified, as well. The results suggested that the profiles could be used in the future to study the role of Nor in increasing levels of atmospheric N2O. In this way, different approaches could be carried out to mitigate this serious environmental problem.

La finalitat d'aquest treball va ser la realització d'una anàlisi filogenètic, així com la construcció de l'perfil de la proteïna òxid nítric reductasa (Nor). Aquest enzim contribueix a la formació d'un potent gas d'efecte hivernacle, l'òxid nitrós (N2O), que participa en la destrucció de la capa d'ozó. El punt de partida de l'estudi va ser la creació d'una base de dades de proteïnes Nor bacterianes mitjançant PSI-BLAST. La metodologia portada a terme en aquest treball es va basar en l'ús de diferents eines bioinformàtiques com MEGA-X, ModelTest o TREE-PUZZLE per a l'anàlisi filogenètic, així com HMMER per a la construcció de l'perfil. A més, es va utilitzar R per a la creació de petits programes que van ajudar a continuar amb l'estudi, a més d'altres programes. Els resultats obtinguts van mostrar que l'arbre resultant agrupava les seqüències en dos clados diferents. En un d'ells predominaven bacteris de la família Rhizobiaceae, mentre que, en l'altre, la majoria eren de l'ordre Rhodobacterales. D'altra banda, es va veure que els perfils obtinguts eren capaços de reconèixer proteïnes anotades com Nor en una base de dades de proteïnes, així com proteïnes denotades com unclassified. Els resultats van apuntar al fet que els perfils podrien usar-se per seguir estudiant el paper que té l'enzim Nor en augment dels nivells de N2O atmosfèric. D'aquesta manera, es podrien dur a terme diferents abordatges per mitigar aquest greu problema a nivell mediambiental.