Study of unique protein extensions of the mitoribosome central protuberance

É considerado que a orígem da celula eucariótica ocorreu a partir da endossimbiose entre uma α-proteobactéria e uma archaea, assim, é proposto que organelas como a mitocôndria tenham surgido como consequência dessa associação simbiótica. A mitocôndria contém seu próprio genoma residual, que codifica para cerca de uma dezena de proteínas nos animais e nos fungos. Para a expressão dos seus genes a mitocôndria conta com o seu próprio conjunto de mitorribossomos que essencialmente traduzem proteínas altamente hidrofóbicas que são inseridas na membrana interna mitocondrial no mesmo momento em que são traduzidas. As proteínas traduzidas pelos mitorribossomos fazem parte dos complexos respiratórios envolvidos na fosforilação oxidativa mitocondrial. Quando comparado ao ribossomo bacteriano, o mitorribossomo apresenta diferentes arranjos proteicos e considerável perda de rRNA. A maioria de suas proteínas, que são homólogas às bacterianas, possuem novas extensões em seus terminais proporcionando uma nova estruturação para cada uma delas. Estudos do mitorribossomo e da síntese proteica mitocondrial possuem grande relevância para compreensão de processos biotecnológicos, como em doenças causadas pelo envelhecimento, novos biomarcadores de câncer e alvos para ação de antibióticos. Neste trabalho utilizou-se a levedura Saccharomyces cerevisiae como modelo para o estudo da relevância dessas extensões, consideradas novidades evolutivas na biogênese do mitorribossomo. Foram escolhidas as extensões de proteínas que atuam na formação da protuberância central da sua subunidade maior (54S). Para esse fim foram realizadas análises in-silico que visavam a identificação das regiões de identidade com os homólogos bacterianos, bem como avaliação de conservação e possível identificação de comunidades de resíduos com co-evolução. Em seguida foram construídos diversas variantes alélicas contendo diferentes formas de proteínas truncadas para testes fenotípicos de crescimento. Os resultados obtidos indicam que a maioria das sequências mitocôndria-específica estudadas são essenciais para a montagem do mitorribossomo funcional. Esses estudos fazem parte de um mapeamento maior de todas as proteínas da subunidade 54S que apresentam sequências mitocôndria-específica que permitirá uma melhor compreensão do papel dessas sequências na especialização funcional dos mitorribossomos.A great number of evidences indicated that mitochondria have evolved from a bacterial ancestor that initially became established in a host cell as an endosymbiont. The endosymbiont-to-organelle transition involved a massive reduction of the endosymbiont genome through loss of genes or their transfer to the nucleus. Mitochondria have maintained a separate genetic system that express and translate a handful of largely hydrophobic protein subunits of the respiratory chain and ATP synthase complexes that are synthesized on mitoribosomes. Mitoribosomes are highly organized structures present in mitochondria of most eukaryotes organisms. Saccharomyces cerevisiae mitoribosomes are composed of a 54S large subunit (mtLSU) and a 37S small subunit (mtSSU). The two subunits contain altogether 73 mitoribosome proteins (MRPs) and two ribosomal RNAs (rRNAs). Mitoribosomes preserve some similarities with their bacterial counterparts, for example, the sensitivity to antibiotics aminoglycosides, chloramphenicol, and erythromycin, however, one billion years after the endosymbiotic origin of the mitochondria, they have diverged greatly by acquiring new proteins, protein extensions and new RNA segments. In this study, we investigated the functional relevance of mitochondria-specific protein extensions of 4 proteins of the mtLSU central protuberance that are not present in the bacterial homologs. Most of the variants generated in this study failed to complement the respective null mutant, indicating their relevance for proper mitoribosome function. The present study is part of a large comprehensive evaluation of mitochondria-specific segments in the functional specialization of the mitoribosome activity