Zeitschrift für Data Mining in Genomics & Proteomics

Abstrakt

Bioinformatik und Evolution der Pankreaslipase bei Wirbeltieren sowie verwandter Proteine ​​und Gene

Roger S. Holmes und Laura A. Cox

Hintergrund: Pankreaslipase (PTL) fungiert in Gegenwart von Colipase bei der Hydrolyse emulgierter Fette im Dünndarm nach der Sekretion aus der Bauchspeicheldrüse. Pankreaslipase-verwandtes Protein 1 (PLR1) kommt auch in Pankreassekreten vor und kann eine regulierende Rolle bei der Lipolyse spielen; PLR2 katalysiert pankreatische Triglycerid- und Galactolipase-Reaktionen, während PLR3 eine verwandte, aber unbekannte Lipasefunktion erfüllen kann. Vergleichende Aminosäuresequenzen und -strukturen sowie Genorte und -sequenzen von PTL, PLR1, PLR2 und PLR3 wurden anhand von Daten aus mehreren Wirbeltiergenomprojekten untersucht.

Methoden: Sequenzalignments und konservierte, vorhergesagte Sekundär- und Tertiärstrukturen wurden untersucht und wichtige Aminosäurereste und Domänen anhand früherer Berichte über PTL bei Menschen und Schweinen identifiziert. Vergleichende Analysen von PTL-ähnlichen Genen bei Wirbeltieren wurden mithilfe des UC Santa Cruz Genome Browsers durchgeführt. Phylogenesestudien untersuchten die Evolution dieser PTL-ähnlichen Gene bei Wirbeltieren.

Daten: Die PTL-Sequenzen von Mensch und Maus waren zu 78 % identisch, aber nur zu 64–68 % mit den PLR1- und PLR2-Sequenzen von Mensch und Maus. Mithilfe der Bioinformatik wurden mehrere PTL- und PTL-ähnliche Proteindomänen von Wirbeltieren vorhergesagt, darunter ein N-Signalpeptid, N-Glykosylierungsstelle(n), eine α/β-Hydrolase-Faltregion mit einer katalytischen Triade, eine „Deckel“-Region für die aktive Stelle, ein „Scharnier“, das die Lipase- und PLAT-Regionen trennt, und eine C-terminale PLAT-Region. PLR1-Sequenzen von Eutheria-Säugern behielten die Reste (196Val/198Ala), die für den Verlust der Triacylglycerol-Lipase-Aktivität verantwortlich sind, während PLR1-Sequenzen von niederen Wirbeltieren die „aktiven“ Lipasereste behielten. Im Gegensatz dazu wiesen PTL-, PLR2- und PLR3-Sequenzen von Säugetieren „aktive“ Lipasereste (196Ala/198Pro) auf; Die PLR1-Sequenzen von Hühnern und Fröschen behielten die „aktiven“ Lipasereste bei; und die PLR1-Sequenzen von Opossum und Schnabeltier wiesen die Reste 196Ala/Ser198 und 196Ser/198Pro auf. Eine phylogenetische Baumanalyse lieferte Hinweise auf vier verschiedene PTL-ähnliche Genfamilien bei Wirbeltieren.

Schlussfolgerungen: Pankreaslipase (PTL) und verwandte Gene und Proteine ​​(PLR1 und PLR2) sind in allen untersuchten Wirbeltiergenomen vorhanden, während PLR3 nur in Primatengenomen vorkommt. Die „inaktive“ Form von Wirbeltier-PLR1 ist auf eutherische Säugetiere beschränkt. PTL-ähnliche Gene bei Wirbeltieren entstanden offenbar in einem Wirbeltiervorfahren nach Genduplikationsereignissen eines PTL-ähnlichen Vorfahrengens. Bei niederen Wirbeltieren werden zwei separate Linien der PTL-ähnlichen Genevolution (PTL/PLR1 und PLR2) vorgeschlagen, mit einem weiteren Genduplikationsereignis (PLR2/PLR3) bei Primatengenomen.