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Efeito de mutações supressoras do códon de parada âmbar sobre a frequência de mutantes e evolução de Escherichia coli

Processo: 20/15873-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de setembro de 2021
Vigência (Término): 31 de maio de 2025
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Pesquisador responsável:Beny Spira
Beneficiário:Gabriella Trombini Machado
Instituição-sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Genética bacteriana   Supressão genética   RNA de transferência   Códon de terminação   Proteínas mutantes   Escherichia coli

Resumo

Uma mutação que restaura, parcialmente ou totalmente, a perda de função causada por outra mutação é denominada "supressora". Um dos casos mais clássicos de mutações supressoras refere-se à omissão de códons de parada por tRNAs supressores. Estas espécies de tRNAs carregam substituições de nucleotídeos em seus anticódons que passam a reconhecer um dos três códons de parada. Dessa maneira, cepas que carregam mutações supressoras tendem a formar proteínas mais longas do que a sequência original e podem ter sua função parcialmente comprometida. Experimentos prévios em nosso laboratório mostraram que mutantes PHO constitutivos derivados de Escherichia coli K-10 apresentam maior frequência de mutantes em comparação à cepa MG1655. A cepa K-10 possui uma mutação supressora no tRNAGln que permite que este insira o aminoácido glutamina em resposta ao códon de parada âmbar (UAG). Ao analisar os genes de Escherichia coli que terminam com TAG, encontramos mutH, mutT e mutY, que codificam proteínas envolvidas no mecanismo de reparo do DNA. Sendo assim, hipotetizamos que a maior frequência de mutantes na cepa K-10 decorre da presença de proteínas MutH, MutT e MutY de reparo parcialmente defeituosas, pois foram alongadas devido à supressão do códon de parada âmbar. Para testar esta hipótese, serão introduzidas mutações pontuais no gene de tRNAGln e em cada um dos genes mutH, mutT e mutY. Experimentos de medição de frequência de mutantes e de taxa de mutação serão realizados para cada um desses mutantes separadamente e também para duplos e triplos mutantes dos genes mutH, mutT e mutY. Uma segunda hipótese relacionada à existência de mutações supressoras de códons âmbar é a de que genes evoluíram para minimizar os efeitos de supressão favorecendo a presença de outros códons de parada (UGA ou UAA) subsequentes ao códons UAG no mesmo quadro de leitura. Este "segundo códon de parada" terminaria de fato a tradução dessas proteínas. Desta forma, quanto mais essencial for o gene para a bactéria, menor será a distância entre o códon UAG e o "segundo códon de parada". Esta suposição será avaliada in silico. (AU)

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