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Abstrakt
Vergleichende und evolutionäre Studien von Genen und Proteinen der mitochondrialen und zytoplasmatischen Pyrophosphatase (PPA)
Roger S. Holmes, Kimberly D. Spradling-Reeves und Laura A. Cox
Anorganische Pyrophosphatase (PPA; PPase) (EC: 3.6.1.1) ist ein Mitglied der Diphosphatase-Enzymfamilie, die als Diphosphathydrolase im Zytoplasma (PPA1) und in den Mitochondrien (PPA2) von Wirbeltiergewebe fungiert. Die Aminosäuresequenzen und -strukturen von PPA1 und PPA2 sowie die PPA-ähnlichen Genorte wurden anhand bioinformatischer Daten aus mehreren Genomprojekten untersucht. Sequenzalignments und wichtige konservierte Aminosäurereste wurden ebenfalls untersucht (menschliche PPA2-Reste identifiziert): das mitochondriale Signalpeptid (1-31); und Reste im aktiven Zentrum, die für die Mg2+-Bindung (164Asp, 169Asp und 201Asp), die Substratbindung (127Arg) und die Funktion als Protonenspenderstelle (138Tyr) verantwortlich sind. Die vorhergesagten 2D- und 3D-Strukturen für PPA1 und PPA2 der Wirbeltiere wurden anhand der berichteten PPA1-Struktur der Hefe (PDB: 1E9G) ermittelt. Die PPA1- und PPA2-Gene der Wirbeltiere enthielten üblicherweise 11 bzw. 12 codierende Exons, wobei bei den PPA2-Genen der Wirbeltiere ein erweitertes Exon 1 und ein zusätzliches Exon 3 beobachtet wurden. Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen und CpG104 wurden innerhalb des menschlichen PPA2-Genpromotors sowie MiR-590 für den PPA2 3'UTR identifiziert. Phylogenetische Analysen legten nahe, dass ein ursprüngliches wirbelloses PPA-Gen eine Genduplikation durchlief, wodurch zwei separate Linien der Wirbeltier-Genevolution entstanden: PPA1 und PPA2.