Searching for TPP riboswitch in the human genome and comparison with others from different species - Santos, Deborah Antunes dos (2018)
Riboswitches são sensores de RNA que afetam os processos pós-transcricionais através de sua capacidade de se conectar a metabólitos. A classe de tiamina pirofosfato (TPP) riboswitch é a mais difundida entre os riboswitches ocorrendo nos três reinos da vida. Mesmo controlando diferentes genes envolvidos na síntese ou transporte da tiamina e seus derivados fosforilados em bactérias, archaea, fungos e plantas, o aptâmero de TPP possui uma estrutura conservada. Riboswitches são considerados alvos potenciais para drogas antibióticas. A piritiamina, um análogo de tiamina, foi demonstrado ser tóxico para bactérias e fungos, tendo TPP riboswitches como alvos e, assim, reprimindo a biossíntese de tiamina. Portanto, torna-se essencial investigar a existência de riboswitches no genoma humano para evitar efeitos adversos. Neste estudo, visamos compreender o comportamento funcional de TPP riboswitches de bactérias e plantas, baseado em suas estruturas cristalográficas (TPPswec e TPPswat, respectivamente), nos estados apo e holo em solução aquosa. Adicionalmente, buscamos candidatos a TPP riboswitch no genoma humano, propusemos modelos 3D, e analisamos o comportamento estrutural dos candidatos humanos comparando com as estruturas cristalográficas disponíveis de outras espécies Uma combinação de abordagens computacionais, envolvendo Bioinformática, Modelagem Comparativa, Simulações de Dinâmica Molecular e Análise de Redes, possibilitou encontrar diferenças no comportamento estrutural dos TPP riboswitches em espécies de bactérias e plantas, juntamente com a identificação de um potencial candidato para TPP riboswitch no genoma humano. Nossos resultados sugerem que diferentes interações no microambiente ao redor do nucleotídeo U36 de TPPswec (e U35 em TPPswat) podem estar relacionadas a distintas respostas ao TPP. A análise de redes mostrou que pequenas diferenças estruturais no aptâmero permitem uma comunicação intramolecular aprimorada na presença de TPP em TPPswec, mas não em TPPswat. Os TPP riboswitches de plantas apresentam mecanismos de regulação mais sutis e lentos que as bactérias. Interessantemente, um potencial candidato a TPP riboswitch no genoma humano foi identificado no gene FBLN2. Dos três modelos construídos, dois mantiveram interações específicas do RNA com TPP: os modelos CANtrunc e CANcomp2 mantiveram-se conectados ao TPP através de ligações essenciais específicas com o anel de aminopirimidina do TPP. No geral, o gene FBLN2 pode ser considerado como um possível candidato a TPP riboswitch.