Identification, classification and expression pattern analysis of sugarcane cysteine proteinases

Cysteine proteases are peptidyl hydrolyses dependent on a cysteine residue at the active center. The physical and chemical properties of cysteine proteases have been extensively characterized, but their precise biological functions have not yet been completely understood, although it is known that they are involved in a number of events such as protein turnover, cancer, germination, programmed cell death and senescence. Protein sequences from different cysteine proteinases, classified as members of the E.C.3.4.22 sub-sub-class, were used to perform a T-BLAST-n search on the Brazilian Sugarcane Expressed Sequence Tags project (SUCEST) data bank. Sequence homology was found with 76 cluster sequences that corresponded to possible cysteine proteinases. The alignments of these SUCEST clusters with the sequence of cysteine proteinases of known origins provided important information about the classification and possible function of these sugarcane enzymes. Inferences about the expression pattern of each gene were made by direct correlation with the SUCEST cDNA libraries from which each cluster was derived. Since no previous reports of sugarcane cysteine proteinases genes exists, this study represents a first step in the study of new biochemical, physiological and biotechnological aspects of sugarcane cysteine proteases.Proteinases cisteínicas são peptidil-hidrolases dependentes de um resíduo de cisteína em seu sítio ativo. As propriedades físico-químicas destas proteinases têm sido amplamente caracterizadas, entretanto suas funções biológicas ainda não foram completamente elucidadas. Elas estão envolvidas em um grande número de eventos, tais como: processamento e degradação protéica, câncer, germinação, morte celular programada e processos de senescência. Diferentes proteinases cisteínicas, classificadas pelo Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB) como pertencentes à sub-sub-classe E.C.3.4.22, foram usadas na busca de clusters no banco de dados do SUCEST (SUgarCane EST project), utilizando-s o programa T-BLAST-n. Homologia de seqüências foram encontradas com 76 clusters que correspondem a prováveis proteinases cisteínicas. O alinhamento destas seqüências com a de outras proteases cisteínicas, de diversas origens, forneceu informação quanto à classificação e possível função das proteinases de cana-de-açúcar. Além disso, o padrão de expressão de cada gene foi postulado a partir da correlação direta com as bibliotecas de cDNA do SUCEST dos quais os clusters foram derivados. Uma vez que nenhum gene de protease cisteínica foi anteriormente evidenciado em cana-de-açúcar, este estudo representa uma etapa inicial para o estudo de novos aspectos bioquímicos, fisiológicos e biotecnológicos destas enzimas