Evolução molecular dos genes de receptores de serotonina em humanos e outros primatas

Abstract

A serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) é um composto sintetizado a partir do triptofano, um aminoácido essencial, tanto no sistema nervoso central quanto em regiões periféricas. Além de exercer muitas funções fisiológicas, como a regulação das contrações do sistema gastrointestinal, a serotonina regula processos comportamentais e neurofisiológicos como: senso de humor, raiva, agressão, apetite, memória, entre outros. Por estar relacionada com doenças, e existirem muitos medicamentos eficazes envolvendo o sistema serotoninérgico, os genes de receptores da serotonina são um bom alvo de estudo. Foram realizados testes de evolução molecular nos genes receptores da serotonina em 10 espécies diferentes de primatas, incluindo o homem. As sequências foram obtidas no Ensembl. O Software CODEML do programa PAMLX foi utilizado os modelos do Nssites testando M1a (neutro), M2a (seleção) e M7(beta), M8 (beta&ω). Esses modelos permitem calcular taxas de substituição sinônimas por não-sinônimas (dN/dS ou ω). Enquanto a seleção purificadora é a força principal atuante nos genes receptores de serotonina acopladas a proteína G um cenário diferente é encontrado na família 5-HTR3, onde observamos um relaxamento funcional e sinais de seleção posítiva em receptores específicos. Esta diferença pode estar associada a maneira que estes receptores atuam funcionalmente, já que os receptores 5-HTR3 funcionam por canal iônico, enquanto os das ouras famílias funcionam acoplados a proteína G.

Serotonin (5-hydroxytryptamine , 5-HT) is a compound synthesized from tryptophan, an essential amino acid, in both central nervous system and peripheral regions. Besides performing many physiological functions, such as regulation of contractions of the gastrointestinal system, serotonin regulates behavioral and neurophysiological processes such as sense of humor, anger, aggression, appetite, memory, among others. Because 5-HT levels are associated whit diseases, and there are many effective drugs involving the serotoninergic system, the serotonin receptor gene could be a good study target. We perform molecular evolution tests in serotonin receptor genes on 10 different primates’ species, including man. We obtain the sequences on Ensembl database. The CODEML software of PAMLX program was applied with the NsSites models testing the M1a (neutral) versus M2a (Positive selection), and the M7 (beta) versus M8 (beta&ω). These models allow us to calculate synonymous by non-synonymous substitution rates (dN/dS or ω). While the positive selection is the principal acting force on G-coupled serotonin receptors protein genes, another scenario is found for 5-HTR3 family receptors, where we see a functional relaxation and signals of positive selection in specific receptors. This difference may be associated with the way they work, as 5-HTR3 receptors work as ion channel, while the others works coupled to the G-protein.