Análise de proteínas que ligam ao DNA de Mycoplasma hyopneumoniae 7448

Abstract

Mycoplasma hyopneumoniae é o agente etiológico da pneumonia enzoótica suína (PES), uma doença crônica, caracterizada pela alta morbidade e baixa mortalidade, e que infecta 200 milhões de suínos anualmente, gerando milhões de dólares de perdas em todo o mundo. M. hyopneumoniae adere-se aos cílios das células do epitélio traqueal, causando a redução do movimento ciliar, predispondo o animal a patógenos secundários. É uma das menores bactérias presentes na natureza, apresentando um genoma reduzido, sem parede celular e com alto conteúdo de guanina+citosina. Atualmente, estão disponíveis as sequências dos genomas de três linhagens de M. hyopneumoniae, duas patogênicas (7448 e 232) e uma não patogênica (J), porém pouco se sabe a respeito das sequências que regulam e controlam a expressão gênica em espécies de Mycoplasma ou das proteínas que ligam ao DNA, que desempenham um papel fundamental em todos os aspectos genéticos do organismo, como transcrição, replicação e reparo. Tipicamente, 2-3% de um genoma procariótico e 6-7% de um eucariótico codificam proteínas que ligam ao DNA. A interação mais comum entre proteína e DNA ocorre entre uma alfa-hélice da proteína com a cavidade maior do DNA, sendo que aproximadamente 84% dos fatores de transcrição de um componente utilizam o motivo hélice-volta-hélice para a ligação ao DNA Sendo assim, a hélice-volta-hélice assume um papel central na regulação da trancrição e, portanto, torna-se um excelente alvo para análises in silico. Não há relatos de trabalhos de identificação de proteínas que ligam ao DNA de M. hyopneumoniae utilizando métodos experimentais e predições in silico. Neste trabalho foi empregado um método de cromatografia de afinidade DNA-celulose para obter amostras enriquecidas com proteínas de superfície, onde foram identificas 32 proteínas, sendo que muitas delas são conhecidas e estão realmente envolvidas em processos que requerem a ligação ao DNA. Além da análise experimental, uma análise utilizando o genoma de M. hyopneumoniae 7448 foi realizada, utilizando vários algoritmos designados a encontrar genes que codificam proteínas que ligam ao DNA, sendo que 59 proteínas foram preditas como ligantes a DNA. Da sobreposição dos dados obtidos in silico e experimentalmente foram identificadas sete proteínas, sendo duas hipotéticas. A identificação destas proteínas disponibiliza um grupo de proteínas-alvo para futuros estudos de regulação e controle da expressão gênica de M. hyopneumoniae.

Mycoplasma hyopneumoniae is the etiological agent of Enzootic Pneumonia (EP), a chronical disease, characterized by high morbidity and low mortality that infects 200 million pigs every year causing hundreds of millions of dollars of loss for swine farmers worldwide. M. hyopneumoniae attaches to the cilia of the tracheal epithelial cells, causing a reduction in the ciliary action, predisposing the swine to secondary pathogens. M. hyopneumoniae is one of the smallest bacteria present in nature with a small genome, no cell wall and high guanine/cytosine content. Published genome sequences of three M. hyopneumoniae strains, two pathogenic (232 and 7448) and one nonpathogenic (J) are available, but little is understood about the sequences that regulates and control gene expression in Mycoplasma species and its DNA-binding proteins (DBPs), that plays a central role in all aspects of genetic activity within an organism, such transcription, replication and repair. Typically 2-3% of a prokaryotic genome and 6-7% of a eukaryotic genome encodes genes that codify DBPs proteins. The common protein-DNA interaction region in bacteria occurs between an alpha-helix present in the protein and the major groove of DNA. Among the bacterial one-component transcription factors (TFs), up to 84% of the output domains comprise a DNA-binding helix–turn–helix (HTH) region. Therefore, the HTH motif assumes a central role in the transcription regulation and becomes a main target to in silico predictions. There have been no reports of the in silico and experimental identification of DBPs in M. hyopneumoniae. In this work we employed a method of DNA-cellulose column chromatography to obtain a DBPs enriched sample, for later mass espectrometry analysis, were we identify 32 proteins, many of which are involved in biological processes that require DNA binding. In addition to the proteomic approach, genomic analysis of the M. hyopneumoniae 7448 genome was performed in silico with several algorithms designed to identify genes that encoded DBPs and we have characterized 59 proteins predict as DBPs. The overlap analyzes between bioinformatics and proteomics has resulted in the identification of seven proteins, two of which are hypothetical proteins. The identification of these proteins has provided a valuable set of proteins that may be used in the studies to analyze the regulation and control of the gene expression in M. hyopneumoniae.