Aspectos evolutivos do gene LNPEP : de Mammalia a Primates

Abstract

O gene LNPEP codifica a enzima oxitocinase, uma proteína de membrana zinco-dependente com a propriedade de inativar os nonapeptídeos oxitocina e vasopressina, além de outros peptídeos cíclicos. Apesar de suas potenciais atribuições fisiológicas, a diversidade desse gene e de seu produto funcional permanece desconhecida na maioria dos vertebrados. Nesta pesquisa, investigamos a evolução molecular do gene LNPEP e da oxitocinase na classe Mammalia e entre a ordem Primates. Foram incluídas 45 espécies de mamíferos, dos quais 26 são primatas. Identificamos variantes no motivo de ligação ao substrato GAMEN em Callithrix jacchus, Saguinus midas (G428V) e em Saimiri boliviensis (G428A). A variante G428A ocorre também em Phascolarctos cinereus, um marsupial. O motivo de clivagem Phe154↓Ala155, considerado até o momento exclusivo de Hominidae, está presente nas famílias Indriidae e Cheirogaleidae (ordem Primates), em duas espécies em Arctiodarctyla e em uma espécie da ordem Afrosoricida. Verificamos também seleção positiva nas posições 338, 793, 831, 838, 882, 884 e 1023 (P < 0.001). A proporção de sítios com seleção adaptativa mostrou-se significativamente maior em Platyrrhini em relação às outras espécies consideradas (P < 0.001). A diferença de energia livre de Gibbs (ΔΔG) resultante das variantes do motivo GAMEN permite classificar as mutações como altamente estabilizadoras (P < 0.01). As mutações no motivo de ligação ao substrato são exclusivas de LNPEP, não sendo observadas nas duas outras proteínas da Subfamília Oxitocinase, ERAP1 e ERAP2. Os resultados obtidos neste trabalho evidenciam a relevância evolutiva de LNPEP e indicam potencial coevolução com seus peptídeos substratos. Futuros estudos podem elucidar a funcionalidade dessas variações sobre características reprodutivas, especialmente na subfamília Callitrichinae (Cebidae, Primates).

The LNPEP gene encodes the enzyme oxytocinase, a zinc-dependent membrane protein with the property of inactivating the nonapeptides oxytocin and vasopressin, in addition to other cyclic peptides. Despite the potential physiological attributions, the diversity of this gene and its functional product remains unresolved for other vertebrates. In this work, we investigated the molecular evolution of the LNPEP gene and the oxytocinase in the Class Mammalia and among the Order Primates. Were included 45 species of mammals, of which 26 are primates. We identified variants in the substrate binding region, GAMEN, in Callithrix jacchus, Saguinus midas (G428V) and Saimiri boliviensis (G428A). The G428A variant also occurs in Phascolarctos cinereus, a marsupial. The cleavage motif Phe154↓Ala155, considered exclusive to Hominidae, is also present in the families Indriidae and Cheirogaleidae (order Primates), in two species in Arctiodarctyla and in one taxon of the order Afrosoricida. Additionally, we found positive selection at positions 338, 793, 831, 838, 882, 884 and 1023 (P < 0.001). The proportion of sites with adaptive selection was significantly higher in Platyrrhini than in other species (P < 0.001). The Gibbs free energy difference (ΔΔG) resulting from the variants of the GAMEN motif allows to classify the mutations as highly stabilizing (P < 0.01). Finally, mutations in the substrate binding motif described here are exclusive of LNPEP and are not observed in the two other proteins of the Oxytocinase Subfamily, ERAP1 and ERAP2. The results obtained in this work show the evolutionary relevance of LNPEP and indicate potential coevolution with its substrate peptides. Future studies may elucidate the functionality of these variations on reproductive traits, particularly in the subfamily Callitrichinae (Cebidae, Primates).