Molecular studies the enzymes Fosfoseril-tRNA Kinase of the Trypanosoma brucei and Leishmania major and Seril-tRNA Sintetase of the Trypanosoma brucei

O estudo do processo de tradução no metabolismo celular atrai o interesse de vários grupos, em particular, o estudo do 21o aminoácido, a selenocisteína. A incorporação da selecisteína foi descrita em Escherichia coli e recentemente em eucariotos. O primeiro passo desta via é iniciado pela Seril-tRNA Sintetase que aminoacila o Ser-tRNASec (SelC) com uma serina. Em E. coli, o segundo passo é realizado pela Sec-sintetase (SelA) que remove o grupo hidroxil da cadeia lateral da serina, formando um intermediário aminoacrilil. Este serve como aceptor de seleno-fosfato gerando a selenocisteína. Em eucariotos, o processo análogo é realizado pela PSTK e pela SepSecS, que fosforila e seleniza a serina respectivamente. Interessados nesta parte da via, iniciamos estudos moleculares das enzimas Fosfoseril-tRNA Kinase de Trypanosoma brucei e Leishmania major e Seril-tRNA Sintetase de Trypanosoma brucei. Para o gene da enzima Fosfoseril-tRNA Kinase de T. brucei não foi possível obter um clone sem mutação. Já o gene da enzima Fosfoseril-tRNA Kinase de L. major foi clonado em vetor pET28 e a enzima foi expressa em células de E. coli porém com baixo rendimento impedindo a continuidade dos experimentos planejados. Portanto passou-se a investigar a enzima envolvida no primeiro passo da via, no caso, a Seril-tRNA Sintetase de T. brucei. Esta já se encontrava clonada e expressando em E. coli na fração solúvel. A proteína recombinante foi purificada com precipitação com 60% de sulfato de amônio e resinas de hidrofobicidade e de afinidade por níquel. Experimentos de gel nativo, DLS e fluorescência de anisotropia revelaram que, após a purificação, a enzima permanece estável e livre de agregações, possuindo um raio hidrodinâmico de 4,32nm e massa molecular de 110kDa. Acima de 150nM de proteína, ela encontra-se inteiramente na forma dimérica. Estabelecidos estes parâmetros, informações sobre a ligação com o Ser-tRNASec poderão ser obtidos a partir da técnica de anisotropia de fluorescência visto que experimentos iniciais realizados com a SerRS adicionando-se o Ser-tRNASec mostraram-se promissores.The translation process study is central role in the cellular metabolism and attracts the interest of several groups, in particular, the study of the 21º amino acid, the selenocystein. The selenocystein incorporation pathway was described in Escherichia coli and recently in eukaryotes. The first step of this pathway is initiated by Seryl-tRNA Synthetase that aminoacilates the Ser-tRNASec (SELC) with serine. In E. coli, the second step is performed by the Sec-synthase (SELA) that removes hydroxyl group of the serine side chain, forming an aminoacrylil intermediary. This serves as an acceptor of seleno phosphate generating the selenocystein. In eukaryotes, the similar process is performed by PSTK and SepSecS, which phosphorylate serine and adds the selenium, respectively. Interested in this pathway, we performed initial molecular studies of the Phosphoseryl-tRNA synthetase of Trypanosoma brucei and Leishmania major and Seryl-tRNA synthetase of Trypanosoma brucei. The gene that encodes T. brucei Phosphoseryl-tRNA synthetase was obtained with several mutations. However, the gene encoding the T. brucei Phosphoseryl-tRNA synthetase was cloned into pET28 vector and the enzyme was expressed in E. coli cells, however at low amounts hampering the intended experiments. Therefore we initiated the investigation of the enzyme involved in the first step of this pathway, the Seryl-tRNA Synthetase from T. brucei. The enzyme was already cloned and expressing in the soluble fraction of E. coli. The recombinant protein was purified using 60% ammonium sulfate precipitation, hydrophobic and nickel affinity chromatography. Native gel experiments, DLS and anisotropy fluorescence was performed and allowed to conclude that, after purification, the enzyme remains stable and free of aggregation, with a hydrodynamic radius of 4.32 nm, molecular weight of 110kDa. Above 150nM protein its entirely in the dimeric form. Information about Ser-tRNASec binding can now be obtained from the technique of anisotropy seen that initial experiments with SerRS add Ser-tRNASec be shown to be promising