História evolutiva das metaloproteases AAA - Marbach, Phellippe Arthur Santos (2004)
As metaloproteases AAA são ubíquas nos Domínios Bacteria e Eukarya, contudo não são encontradas no domínio Archaea. Estas enzimas são proteínas integrais de membrana e estão envolvidas em processos celulares centrais como respiração celular, fotossíntese e biogênese de organelas. A metaloprotease AAA de Escherichia coli denominada FtsH é o membro mais estudado deste grupo de proteínas. A análise da distribuição dos genes que codificam esta enzima em genomas procarióticos revelou que a grande maioria das espécies bacterianas possuem apenas uma isoforma deste gene no genoma. A existência de mais de uma isoforma de FtsH por genoma parece estar limitada a alguns grupos bacterianos. A análise filogenética das metaloproteases AAA bacterianas mostrou a existência de três isoformas distintas resultantes de antigos eventos de duplicação. Estas isoformas possuem grande similaridade em nível de estrutura primária e secundária. A análise filogenética das metaloproteases eucarióticas mostrou que elas podem ser agrupadas em cinco clados. Membros de um mesmo clado foram preditos terem a mesma localização subcellular, plastídeo ou mitocôndria. Os clados plastidiais foram denominados FtsHp1, FtsHp2 e FtsHp3, e os mitocôndriais, FtsHm1 e FtsHm2. A distribuição das metaloproteases AAA nos domínios da vida, bem como sua localização subcelular, sugerem uma origem endossimbiótica para os representantes eucarióticos. De fato, a análise filogenética das metaloproteases AAA eucarióticas e bacterianas mostrou uma relação de ancestrabilidade entre metaloproteases AAA de cianobactérias e plastidiais O mesmo foi observado entre as metaloprateases eucarióticas do grupo FtsHm1 e o ancestral das atuais proteobactérias. Surpreendentemente, esta análise filogenética sugere que as FtsHm2s originaram de um evento de transferência horizontal entre uma bactéria da divisão CFB e a célula eucariota primitiva. A localização subcelular das FtsHp1, FtsHp2 e FtsHm1 de cana-de-açúcar foi estudada para testar hipótese de que o perfil filogenético das metaloproteases AAA de plantas pode ser usado para determinar a sua localização subcelular. Fusões gênicas envolvendo a seqüencia de direcionamento destas proteínas e GFP (Green Fluorescent Protein) foram expressas em céluas do epitélio de cebola e a localização da GFP foi feita em microscópio de fluorescência. A GFP fusionada à seqüencia de direcionamento da FtsHp1 e FTsHP2 foi direcionada para os plastídeos enquanto que GFP fusionada à sequencia de direcionamento da FTsH-m1 foi enviada para as mitocôndrias. Os resultados confirmam a hipótese de que localização subcelular das metaloproteases AAA vegetais pode ser predita com base no seu perfil filogenético.