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Genoma de Tripanosomátidos Protists genome projects Eukaryotic Pathogens Database Gene Metrics Information available Particularidades de los Tripanosomátidos Diploides Con Kinetoplasto No condensan cromosomas durante la división mitótica Escaso intercambio sexual (población clonal) Variación antigénica Regulación Génica compleja Bajo nivel de control al inicio de la Transcripción Transcripción policistrónica / Ausencia de intrones Procesamiento del pre-ARNm / Trans-splicing Regulación postranscripcional Editing (ARN mitocondrial) Comparación de ciclos vitales Características Generales de los Genomas Comparisons between strains of T. cruzi Kb CL Brener Sylvio X10/7 CA I/72 3500 3250 number of chromosomes Genome size (kb) 3000 CL Brener 55 78,538 2750 Sylvio X10/7 57 70,354 2500 CA I/72 57 75,440 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 B. Anderson, UU/KI • • • • 16 linkage groups Sylvio more ~ to CAI/72 CL Brener most divergent Chromosomes differ in size (larger in CLBrener) • Also differences in the order of the chromosomes (hybridization studies) Genes únicos y compartidos Cantidad de genes: T. brucei T. cruzi L. major total 9,068 12,000 8,311 El proteoma general es bien conservado (mas de 6000 COGs compartidos) Tc y Lm (intracelulares) comparten mas genes Tc y Tb comparten mas que Lm La mayoría de los genes únicos son proteínas de superficie (distintas estrategias de inmunoevasión?) analizados 8,082 10,834 7,624 únicos 26 % 32 % 12 % Comparación de los 3 genomas Los genomas de los 3 organismos son muy similares La mayoría de los genes tienen un ortólogo sinténico en otra especie. Los cores cromosómicos están conservados, hay mas variación hacia los extremos Los 3 genomas se anotaron interactivamente al mismo tiempo T.cruzi con alto contenido en repetidos (50%) Los repetidos son familias génicas de proteínas de superficie, retroposones y repetidos subteloméricos. Arquitectura Genómica: Sintenia Los cores cromosómicos están conservados, hay mas variación hacia los extremos Casi el 70% de los genes están en el mismo contexto cromosómico Casi el 94% de los genes conservados entre las tres especies están en regiones sinténicas conservadas Regiones sinténicas conservadas Coincidentes con DGC (Directional Gene Clusters) Organización del cromosoma Los genes están organizados en clusters policistrónicos (DGC) • Hasta 170 genes en cada cluster • 2 a 10 clusters por cromosoma • Separados por RNA genes Regiones de rupturas de sintenia 43 % en regiones de switch transcripcional Familias multigénicas (antigenos de superficie, y familias génicas especie-especificas) Retroelementos & transposones RNAs estructurales Hipótesis Evolutiva Ancestral strain El genoma ancestral se parece a L. major, con fusiones, translocaciones e inversiones que dan lugar a la estructura mas “compacta” de T. brucei. Lm Tc Tb Repetidos: retroposones y familias génicas Importantes en T.cruzi (50% del genoma) Genes repetidos representan 18 % de los genes codificantes Son proteínas de superficie Las regiones subteloméricas T.brucei Bloques no sinténicos con VSG pseudogenes y ESAGs, retroelementos y RHS (retroelement hot spots) T.cruzi Bloques no sinténicos con genes de trans-silalidasas, Dispersed Gene Families (DGF), retroelementos varios L.major Subtelómero corto, con pocos repetidos. Puede haber recombinacion entre telómeros Diferentes en cada especie Replicación Reparación y Recombinación Maquinaria replicacional conservada. ORC1 único de 6 factores de iniciación presentes (iniciación similar a archea) Seis DNAPols mitocondriales codificadas en el núcleo Algunos genes de recombinación homóloga ausentes (i.e. RAD 52) Multiples polimerasas K de baja fidelidad Mecanismos de reparación comunes RNA Polimerasas y Factores de Transcripción RNAPols eucariotas RNAP I RNAP II RNAP III 14su | 12su |5 ID 6 SIM 17su | Algunas subunidades específicas ausentes Falta el dominio C-Term repetido de las Pol Euca. Pocos TFBasales Escasez de reguladores transcripcionales EL CONTROL DE LA EXPRESION GENICA ES POSTRANSCRIPCIONAL Procesamiento de ARN y Traducción Transplicing generalizado Solo 4 casos de Cis-splicing detectados Poliadenilación determinada por trans-splicing del siguiente ARNm Ausencia de Cterm de Pol II puede explicar policistronía y falta de acoplamiento con procesamiento Existen homologos de todos los ARN y casi todas las proteinas de splicing La maquinaria de degradación de ARN conservada Enorme cantidad de genes con dominios de unión a ARN (RRMs) Muchas proteínas pequeñas con un solo dominio (2 necesarios en eucariotas) Maquinaria traduccional basal conservada Expansión de eIF-4A (15 genes, con dominios helicasa ATP dependientes) y de eEF-1a Mayor regulación a nivel traduccional Interferencia de ARN TBago1, un componente de la maquinaria está presente solo en T.brucei Ninguno tiene homólogos de Dicer Existen 2 proteinas con dominios RNAsa III simples solo en T.brucei La interferencia en T.brucei surgió por inserción? Desde donde? The RNAi machinery in tritryps: extended view Citoesqueleto de tripanosomátidos No existen homologos de los genes para proteínas de los filamentos intermedios No hay pistas de motilidad por filamentos de actina Grandes ausencias en el cinetocoro Señalización y quinasas Varias moleculas de señalización no existen en Tripanosomátidos: Abundancia de quinasas y fosfatasas Proteínas G heterotriméricas, receptores catalíticos, FT reguladores Pocas PK con dominio trasmembrana Ausencia de TyrK (TK) y SerTyrK (TKL) Abundancia de kinasas asociadas a ciclo (CMGC que incluye CDKs) Ausencia de otro dominio asociado a PKs (50% PKs humanas tienen otro dominio, 14% de Trytrips PKs) Vías metabólicas Vías metabólicas Moléculas de Superficie: Diferentes estrategias L.major Varios glicoconjugados Lipofosfoglicanos (LPG) Varias glicosiltransferasas de esta via exclusivas (o mayoritarias de LM) Glicoinositolfosfolìpidos (GILP) Proteofosfoglicanos de membrana (PPG) Proteínas glicosiladas con ancla de GPI GP63 Amastatina (dom transmembrsns) GP46 (PSA-2) Unión al macrófago, estructura similar a mucinas. T.cruzi Expresa varias moleculas de superficie simultaneamente Altamente glicosiladas Expansión de familias génicas: Transialidasas (GPI anchored) 1430 genes (693 psg), 2 subfams Son blanco del sistema inmune Mucinas 863 genes, 2 subfams Un tipo expresado en insecto y el otro en mamíferos. MASPs (Mucin Assoc.Surface Prot) 1377 genes , 433 psg N-term Dom = Sigal Peptide C-term Dom = GPI anchor site Central Dom = Variable GP63 420 genes en TC (13 en YB y 4 en LM) Dispersos T.brucei Variación antigénica Variable Surface Glycoprotein (VSG) 107 copias de una proteína VSG N-term Dom variable, C-term Conservado Activación solo en sitio BSE (Bloodstream form Expression) La mayoría de los genes en arrays subteloméricos LA mayoría de los genes de VSG son defectivos ESAGs (Expression Site Asoc, Genes). Existen 11 familias de ESAGs Localización subtelomérica Co-transcriben con VSGs en BSEs policistrónicos