Análisis de la ubiquitinación de proteínas en la diferenciación de Giardia intestinalis

Abstract

Estudiamos la ubiquitinación de proteínas en el eucariota tempranamente divergente Giardia intestinalis con el propósito de hacer inferencias sobre los papeles tempranos o primitivos de la Ub y la ubiquitinación en el linaje eucariota. Encontramos que el gen de la enzima activadora de Ub – E1 es esencial y es regulado durante la enquistación, además interesantemente la proteína se localiza en la pared de los quistes. En cuanto a la expresión de la Ub y los patrones de proteínas ubiquitinadas determinamos que hay diferencias entre los patrones de proteínas ubiquitinadas citoplasmáticas y nucleares. Durante la enquistación la ubiquitinación se ve drásticamente afectada, observándose una disminución considerable en la cantidad de proteínas ubiquitinadas. La localización de especies de Ub mostró presencia de proteínas mono y poli-ubiquitinadas en el citoplasma, y una fuerte señal de proteínas mono-ubiquitinadas en los núcleos, además señales en la periferia sugieren asociación de ubiquitinación con vacuolas periféricas similares a lisosomas (PVs), y localización en la pared del quiste sugiere una asociación con esta matriza. Identificamos como posibles proteínas efectoras (proteínas de unión a Ub - UBPs) a la enzima E1, dos proteínas de la subunidad reguladora del proteosoma (Rpn2 y Rpn6), dos enzimas DUBs (Ubp14 y Doa4) y dos chaperonas (Bip y Hsp90-NT). Identificamos proteínas ubiquitinadas en trofozoítos y durante la enquistación. De acuerdo con las proteínas identificadas proponemos que la ubiquitinación en G.intestinalis participa en una amplia gama de procesos celulares entre ellos: transcripción y traducción, regulación de la expresión génica a través de la modificación de histonas, endocitosis y tráfico intracelular de proteínas, control del ciclo celular, dinámica del citoesqueleto, plegamiento de proteínas y ERAD, y en la biosíntesis de la pared del quiste entre otros. Nuestros resultados sugieren que la ubiquitinación es indispensable en el desarrollo y diferenciación de G.intestinalis. Además que más que en procesos asociados con degradación proteosomal la ubiquitinación tiene un papel en procesos no degradativos indispensables en el desarrollo de este eucariota primitivo. / Abstract. Here we study the protein Ubiquitination in the early-branching eukaryote Giardia intestinalis as a model to do inferences about the primitive or early roles of Ubiquitin and ubiquitination in the eukaryote linage. We found that ubiquitin activating enzyme (E1) gene is esential and is regulated during encystation, besides the protein localize in the cyst wall. About ubiquitina expresión and ubiquitinated proteins pattern we found that are diferences in the citiplasmatic and nuclear patterns. Ubiquitination is regulated during encystation, we observed a drastically decrease in ubiquitinated proteins when this diferentation process is induced. Localization of ubiquitin species show presence of mono- and poli-ubiquitinated proteins in citoplasm, and strong signal of mono-ubiquitinated proteins in nucleus, a peipheral localization suggets asociation between poli-ubiquitinated proteins and lysosoma-like peripheral vacuoles (PVs), morover a relationship with the cyst wall. We identify ubiquitin binding proteins: the E1 enzyme, the proteasome subunits Rpn2 and Rpn6, the DUBs Ubp14 and Doa4, and the chaperons Bip and Hsp90-NT. We identify ubiquitinated proteins in trophozoites and during encystation, these proteins suggest that ubiquitination is involven in several cellular processes in G.intestinalis: transcription and translation, gene expression regulation, endocytosis, cell cycle control, cytoskeleton dynamics, folding of proteins and ERAD, and the cyst wall bioshyntesis. Our results suggest that ubiquitination is important in G.intestinalis’s development and diferentiation. Moreover, the ubiquitination roles in non-degradative process are the indispensable roles in G.intestinalis’s biology.