Análises comparativas in silico de possíveis funções moonlighting da enzima glicolítica enolase em interatomas de quatro espécies

Abstract

Enzimas glicolíticas, como a enolase, têm sido descritas como proteínas multifuncionais complexas, podendo desempenhar funções não glicolíticas, ditas moonlighting. Porém, pouco se sabe sobre estas funções, especialmente em parasitos. Em Echinococcus granulosus, o agente causador da hidatidose cística, uma isoforma da enolase (EgEno1) está entre as proteínas intracelulares detectadas nos produtos de excreção/secreção e entre componentes de interface parasito-hospedeiro. Estas localizações ectópicas são indicativas de que a EgEno1 poderia estar desempenhando funções moonlighting, tornando esta proteína um atraente alvo para estudos. Em Homo sapiens, a enolase α é a isoforma predominantemente expressa em todo o organismo e é a ortóloga da EgEno1. Além de sua atividade catalítica clássica, a enolase α tem sido descrita em outros processos funcionais como modulação imunológica e na sensibilidade de células tumorais à drogas. Embora a multifuncionalidade da enolase seja cada vez mais evidente, ainda não está claro se estas funções são evolutivamente conservadas ou não, sendo esse o alvo deste estudo. Uma das estratégias que tem sido utilizada para investigar funções moonlighting é o uso de ferramentas de biologia de sistemas, as quais permitem a predição de funções/interações de proteínas através do estudo de redes biológicas. Assim, redes de interação proteína-proteína (PPI) foram projetadas com a ferramenta STRING para H. sapiens, Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans e Saccharomyces cerevisiae. As análises das redes foram realizadas no software Cytoscape (versão 2.8.2) através dos plug-ins: AllegroMCODE, para análises de modularidade; CentiScaPe, para análises de centralidade; e BiNGO, para o enriquecimento funcional. As proteínas de interação com a enolase, comuns a todas as redes projetadas, foram identificadas e classificadas funcionalmente conforme os termos do banco de dados Gene Ontology usando a ferramenta Blast2GO. Anotações do Eukaryotic Orthologous Groups (KOG) foram também atribuídas às proteínas identificadas com base em buscas por similaridade. Adicionalmente, dados de proteínas de interação com a EgEno1 em E. granulosus foram comparados aos dados das redes de PPI. Foram identificadas 14 proteínas de interação com a EgEno1 em E. granulosus, das quais apenas duas preditas nas redes de PPI. As demais, sem predição in silico, sugerem funções moonlighting específicas da EgEno1 que podem estar associadas a interações parasito-hospedeiro.

Glycolytic enzymes, such as enolase, have been described as complex multifunctional proteins that may perform non-glycolytic moonlighting functions. However, little is known about such functions, specially in parasites. In Echinococcus granulosus, the causative agent of cystic hydatid disease, an enolase isoform (EgEno1) is among the intracellular proteins also detected as excretory-secretory products and in components of parasite-host interface. These ectopic localizations are indicative of EgEno1 possible moonlighting functions, making this protein an attractive target for study. In Homo sapiens, α- enolase is the predominantly expressed isoform throughout the body and is the orthologue of EgEno1. In addition to its classic catalytic activity, α-enolase roles have been described in other processes, such as immune modulation and tumor cell sensitivity to drugs. Although enolase multifunctionality is increasingly evident, it is still unclear whether these functions are evolutionarily conserved or not, which is the aim of this study. One of the strategies that have been used to investigate moonlighting functions is the use of systems biology tools, which allow the prediction of protein functions/interactions based on the study of biological networks. Thus, protein-protein interaction (PPI) networks have been designed with the STRING tool for: H. sapiens, Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans and Saccharomyces cerevisiae Network analyses were performed by Cytoscape software (version 2.8.2), by its plugins: plugins AllegroMCODE, modularity analyses; CentiScaPe, centrality analyses; and BiNGO, functional enrichment. The proteins that interact with enolase, common to all designed networks, were identified and functionally classified according to the terms of the Gene Ontology database using the tool Blast2GO. Annotations of Eukaryotic Orthologous Groups (KOG) were also attributed to proteins identified based on similarity searches. Additionally, data from EgEno1 interacting proteins in E. granulosus were compared to data of PPI networks. We identified 14 E. granulosus proteins that interact with EgEno1, with only two of them predicted in the PPI networks. The other, with no in silico prediction, are suggestive of EgEno1 specific moonlighting functions that may be associated with host-parasite interactions.