E se usássemos menos aminoácidos
essenciais em nossas proteínas?
É certo que alguns aminoácidos são requeridos
na dieta humana
• Apesar de bastante claro nos livros de bioquímica,
dados experimentais não são muitos
• Todavia:
IFKVWLTM
R
NYDSEHGAPQC
=
EAA
=
NEAA
É certo que aminoácidos podem ser trocados
sem nenhum efeito na função da proteína
• Substituições conservativas dentro de domínios
• Substituições quase livres em largos trechos de
estrutura estendida
• Então:
– Que tal trocar alguns EAA por NEAA tanto quanto possível
em organismos que requerem EAA na dieta?
– Logo, poderíamos um dia vir a usar mais NEAA que
leveduras e plantas
– Ou não...
...Vamos testar?
Exemplos do número de proteínas e AA disponíveis
Database
KOG
REFSEQ
Organism
# proteins
# aa
hsa
26,324
12,112,669
dme
10,517
5,520,517
cel
17,101
7,798,531
ath
24,154
10,547,967
sce
4,841
2,535,856
spo
4,233
2,014,184
Total KOG
87,170
40,529,724
hsa
27,978
13,993,476
dme
18,759
10,563,712
cel
21,136
9,221,006
ath
29,157
12,120,468
sce
5,868
2,913,021
spo
5,010
2,269,364
107,908
51,081,047
Total RefSeq
A set of amino acids found to occur more
frequently in human and fly than in plant and yeast
proteomes consists of non-essential amino acids
Francisco Prosdocimi, Maurício A. Mudado and J. Miguel Ortega
Computers in Biology and Medicine, 2006
Nu
_
of
_
EA
EI

(
Tota
_
num
_
of
_
aa
)

(
N
_
o
_
R
)
The first analysis performed was simply the calculation of
EAA percentage in the proteome
• A porcentagem de EAA foi determinada para cada proteína
RefSeq, ou para cada cluster KOG, UniRef50 ou KEGG
• A média da porcentagem de EAA das várias entradas foi calculada
• O desvio padrão foi alto: 5-7%, todavia o erro padrão é baixo
• Hsa e Dme apresentam menor conteúdo de EAA
Percentage of KOGs with a higher EI (voting)
hsa
dme
cel
ath
sce
spo
hsa higher
-
53.27%
35.31%
45.28%
34.00%
39.54%
dme higher
2000
(4280)
-
31.88%
44.98%
32.69%
38.44%
cel higher
2689
(4157)
2724
(3999)
-
60.76%
46.18%
53.34%
ath higher
1670
(3052)
1568
(2850)
1087
(2770)
-
36.89%
42.83%
sce higher
1613
(2444)
1538
(2285)
1213
(2254)
1466
(2323)
-
58.51%
spo higher
1535
(2539)
1456
(2365)
1084
(2323)
1372
(2400)
1033
(2490)
-
KOG database presented the highest number of shared clusters (42,531 tuples); UniRef and KEGG
clusters yielded 4,989 and 11,623 tuples, respectively.
Hsa-Ath most different KOGs in essentiality index (EI)
KOG
DIFF* Description
KOG4752
38%
(J) Ribosomal protein L41
KOG0002
24%
(J) 60s ribosomal protein L39
KOG3491
19%
(S) Predicted membrane protein
KOG3445
17%
(J) Mitochondrial/chloroplast ribosomal protein 36a
KOG3500
15%
(C) Vacuolar H+-ATPase V0 sector, subunit M9.7 (M9.2)
KOG1793
14%
(S) Uncharacterized conserved protein
KOG4293
14%
(T) Predicted membrane protein, contains DoH and Cytochrome b561/ferric reductase transmembrane domains
KOG3423
14%
(K) Transcription initiation factor TFIID, subunit TAF10 (also
component of histone acetyltransferase SAGA)
KOG2346
13%
(S) Uncharacterized conserved protein
Hsa KOGs with highest essentiality index (EI)
KOG
Description
KOG1721
FOG: Zn-finger
KOG0613
Projectin/twitchin and related proteins
KOG3594*
FOG: Cadherin repeats
KOG3656*
FOG: 7 transmembrane receptor
KOG3544*
Collagens (type IV and type XIII), and related proteins
KOG2177
Predicted E3 ubiquitin ligase
KOG0619
FOG: Leucine rich repeat
KOG0516*
Dystonin, GAS (Growth-arrest-specific protein), and related proteins
KOG3595*
Dyneins, heavy chain
KOG1217*
Fibrillins and related proteins containing Ca2+-binding EGF-like domains
* ausentes em Ath
E se queimássemos o Lehninger?
%
A
_
U
M
PR

lo
AA
2
%
AA
_
U
N
A preference ratio (PR) was defined as the
percentage of each amino acid in MO divided by
its percentage in NMO, normalized by log2
• A porcentagem de uso de cada AA
nas bases RefSeq e KEGG foi
determinada para cada organismo
• Metazoários foram comparados
com não metazoários par a par
• O log na base 2 da razão das
porcentagens foi calculado
• Os resultados foram clusterizados
• Um grupo aminoácidos foi
selecionado (SAA): R, H, G, A, P,
QeC
• Comparações par a par entre homem/planta ou homem/levedura
apresentam um viés de enriquecimento de NEAA (símbolos cheios)
dentre os AA mais freqüentes no organismo metazoário
• Comparações par a par entre homem/outra levedura e mosca/levedura
também apresentam um viés de enriquecimento de NEAA (símbolos
cheios) dentre os AA mais freqüentes no organismo metazoário
• Comparações par a par envolvendo o verme naum apresentam o
mesmo viés de utilização diferenciada de AA, nem o viés de NEAA
dentre os pouco mais freqüentes
N
_
o
_
S
S

(
T
_
n
_
o
_
a
)
We evaluated the percentage of the proteomes that
consisted of these selected amino acids (SAA)
• O viés de uso de SAA por Hsa e Dme é ainda maior (cerca de 5% em
comparação a cerca de 2%) e o verme não apresenta esse efeito
Percentage of KOGs with higher selected index (SI)
hsa
dme
cel
ath
sce
spo
-
56.10%
75.90%
74.30%
91.00%
84.52%
1879
-
72.12%
70.78%
89.37%
80.90%
cel higher
ath higher
sce higher
1001
1116
-
49.26%
81.75%
68.55%
785
834
1406
-
82.31%
67.97%
220
243
412
411
-
26.67%
spo higher
393
452
731
768
1823
-
hsa higher
dme higher
• Um grupo de aminoácidos (SAA) é mais freqüente no homem e na
mosca, favorecendo a hipótese Coelomata em detrimento de Ecdysozoa
• A separação entre
Protostomia e
Deuterostomia é
precoce nos
celomados
Resumo
We compared the amino acid composition in human,
worm and fly proteomes, organisms that cannot
synthesize all amino acids, with the amino acids of the
proteomes of plant, bakers yeast and budding yeast,
which are capable of synthesizing them.
The analysis covered 212,197,907 amino acids.
Hernán Dopazo and Joaquín Dopazo, 2005
Hipótese Coelomata
Hipótese Ecdysozoa
nematóides
artrópodos
cordados
Hipótese Coelomata
e ramificação entre
protostomia e deuterostomia
Hipótese Ecdysozoa
origem monofilética para
artrópode e nematóide
18S rRNA
Adoutte A, Balavoine G, Lartillot N, de Rosa R, 1999.
Conclusão
The data suggest a bias towards the usage of nonessential amino acids (mostly the set GAPQC) by
metazoan organisms, except for the worm, a
Pseudocoelomata. Our results support the hypothesis
that non-essential amino acids have been substituting
essential ones in the Coelomata clade.