Filogenia de proteínas da subfamília DNAJ/HSP40 e estudo da organização dos membros das subclasses A, B e C

Abstract

A família de chaperonas moleculares DNAJ/HSP40 é uma das maiores e mais complexas subfamílias de Heat Shock Proteins (HSPs) descobertas até hoje, e seus membros são encontrados desde bactérias até humanos. A assinatura desta subfamília é o domínio-J, o qual é uma região de aproximadamente 70 aminoácidos bastante conservada evolutivamente entre diversos organismos e é fundamental para a maquinaria HSP70 das células. Apesar de compartilharem o domínio-J, estas proteínas são divididas em 3 subclasses (A, B ou C) de acordo com um sistema de classificação baseado na presença ou ausência de outras regiões, levando ao agrupamento de proteínas funcionalmente similares no caso das subclasses A e B, mas muito heterogêneas no caso da subclasse C. De forma interessante, a quantidade de proteínas DNAJC em relação as proteínas DNAJA e DNAJB e significativamente maior, representando 78.34% da família DNAJ proveniente do banco de dados utilizado neste trabalho, enquanto as subclasses A e B representam 13.66% e 8.00%, respectivamente. Esta proporção destoante e a considerável heterogeneidade desta família instigam questionamentos referentes a relação entre as subclasses de DNAJ em diferentes organismos. Apesar dos estudos evolutivos voltados para a família DNAJ explorarem a diversidade de alguns dos seus membros em uma ou mais espécies, análises filogenéticas abrangendo as três subclasses ao longo da evolução ainda precisam ser exploradas. Desta forma, o presente estudo visa analisar a organização das proteínas DNAJ das subclasses A, B e C de diversos organismos através de uma abordagem filogenética utilizando um banco de dados de HSPs manualmente curado. Portanto, diversas reconstruções filogenéticas foram geradas a partir do alinhamento de toda a extensão da proteína na ou da região correspondente ao domínio-J, de acordo com o conjunto de dados. Foi possível observar que um pequeno grupo de proteínas da subclasse C e pontualmente distinto dos outros membros da família DNAJ em relação a estrutura primária do domínio-J, permanecendo agrupado nas diferentes árvores. Além disso, a filogenia das 3 subclasses reunidas demonstrou uma possível divisão evolutiva da maioria dos membros das subclasses A e B em relação a maioria dos membros da subclasse C.

The DNAJ/HSP40 family of molecular chaperones is one of the largest and more complex subfamilies of Heat Shock Proteins (HSPs) known until today, and its members are found from bacteria to humans. The signature of this subfamily is the J-domain, which is a 70 amino acid region evolutionarily conserved througout many organisms and is fundamental for the celular HSP70 machinery. Although these proteins share the J-domain, they are divided in 3 subclasses (A, B or C) according to a classi cation system based on the presence or absence of other regions, leading to the grouping of functionally similar proteins in the case of subclasses A and B, but very hetereogenous in the case of subclass C. Interestingly, the amount of DNAJC compared to DNAJA and DNAJB is signi cantly higher, representing 78.34% of the DNAJ family present in the database employed on this work, while subclasses A and B represent 13.66% e 8.00%, respectively. This disparate proportion and the high heterogeneity of this family instigate questionings regarding the relationship among the subclasses from di erent organisms in the evolutionary scale. Although evolutionary studies aimed at DNAJ family explore the diversity of some members in one or more species, phylogenetic analyses encompassing the three subclasses must be explored. Thus, the present study aims to analyze the organization of DNAJ proteins from subclasses A, B and C from multiple organisms through a phylogenetic approach using a manually cured HSPs database. Therefore, several phylogenetic reconstructions were performed from alignments corresponding to either the whole protein extension or the J-domain region, according to data set. It was observed that a small group of subclass C proteins is strictly distinct from the other members of DNAJ family regarding the primary structure of J-domain, remaining grouped in the di erent trees. Moreover, the phylogeny of all 3 subclasses demonstrated a possible evolutionary split of most members from subclasses A and B with respect to the majority of subclass C members.