Proteinas moonlighting: Relación e implicaciones con el desplazamiento no ortólogo de gen

Abstract

Por un lado, las proteínas moonlighting presentan la característica de poder realizar diversas funciones bioquímicas con la misma cadena de aminoácidos. Estas funciones no tienen porque estar relacionadas y normalmente una de ellas pertenece al metabolismo primario. Por otro lado, el fenómeno NOGD es el que se produce cuando en una ruta metabólica, desaparece una enzima y su función es realizada por otra proteína totalmente diferente. Por tanto, el objetivo de este estudio ha sido el de intentar conseguir evidencias de una posible relación evolutivaentre las proteínas moonlighting, las cuales están muy poco estudiadas, con el fenómeno de NOGD. Para ello, se han realizado, con herramientas bioinformáticas, árboles filogenéticos de distintas enzimas extraídas de bases de datos de proteínas que encajasen en ambos grupos. En todos los casos se ha encontrado que solamente una proteína NOGD comparte linaje evolutivo con la proteína multifuncional, por tanto, se podría sugerir quedefenómeno NOGD se basa en parte en la multifuncionalidad de las proteínas de diversas formas como la duplicación génica o mediante mutaciones que van produciendo zonas favorables a realizar otra función. Al fin y al cabo, lamultifuncionalidad presenta ventajas evolutivas como una mayor versatilidad en el DNA o de protección del individuo de posibles mutaciones que invaliden una enzima. Sea como fuere, el campo de las proteínas multifuncionales se encuentra en un desarrollo que en poco tiempo van a revolucionar la percepción bioquímica actual.

Moonlighting proteins have the characteristic of being able to perform several biochemical functions with the same amino acid chain. These functions do not necessarily have to be related and normally one of them belongs to metabolism. The NOGD phenomenon occurs when an enzyme disappears from a metabolic pathway and its function is carried out by a completely different protein. Therefore, the aim of this study was to try to obtain evidence of a possible relationship and evolution between moonlighting proteins, which are little studied, and the NOGD phenomenon. To this end, phylogenetic trees of different enzymes extracted from protein databases that fit into both groups were created using bioinformatics tools. We have found that only one NOGD protein shares evolutionary lineage with the multifunctional protein. Therefore, it could be argued that the multifunctionality of the proteins has arisen from the NOGD phenomenon in different ways, such as gene duplication or through mutations that produce areas that are favourable for another function to be stored. After all, multifunctionality has evolutionary advantages such as greater versatility in DNA or protection of the individual from possible mutations that invalidate an enzyme. Be that as it may, the field of multifunctional proteins is developing in a way that will soon revolutionise the current biochemical perception of protein functionality.

D'una banda, les proteïnes moonlighting presenten la característica de poder realitzar diverses funcions bioquímiques amb la mateixa cadena d'aminoàcids. Aquestes funcions no tenen perquè estar relacionades i normalment una d'elles pertany a el metabolisme primari. D'altra banda, el fenomen NOGD és el que es produeix quan en una ruta metabòlica, desapareix un enzim i la seva funció és realitzada per una altra proteïna totalment diferent. Per tant, l'objectiu d'aquest estudi ha estat el d'intentar aconseguir evidències d'una possible relació evolutivaentre les proteïnes moonlighting, les quals estan molt poc estudiades, amb el fenomen de NOGD. Per a això, s'han realitzat, amb eines bioinformàtiques, arbres filogenètics de diferents enzims extretes de bases de dades de proteïnes que encaixessin en ambdós grups. En tots els casos s'ha trobat que només una proteïna NOGD comparteix llinatge evolutiu amb la proteïna multifuncional, per tant, es podria suggerir quedefenómeno NOGD es basa en part en la multifuncionalitat de les proteïnes de diverses formes com la duplicació gènica o mitjançant mutacions que van produint zones favorables realitzar una altra funció. A la fi i al el cap, lamultifuncionalidad presenta avantatges evolutius com una major versatilitat en el DNA o de protecció de l'individu de possibles mutacions que invalidin un enzim. Sigui com sigui, el camp de les proteïnes multifuncionals es troba en un desenvolupament que en poc temps van a revolucionar la percepció bioquímica actual.