A novel Tetrahymena thermophila sterol C-22 desaturase belongs to the fatty acid hydroxylase/desaturase superfamily

Autores
Sánchez Granel, María Luz; García Siburu, Nicolás Pablo; Fricska, Annamária; Maldonado, Lucas Luciano; Gargiulo, Laura Belén; Nudel, Berta Clara; Uttaro, Antonio Domingo; Nusblat, Alejandro David
Año de publicación
2022
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Sterols in eukaryotic cells play important roles in modulating membrane fluidity and in cell signaling and trafficking. During evolution, a combination of gene losses and acquisitions gave rise to an extraordinary diversity of sterols in different organisms. The sterol C-22 desaturase identified in plants and fungi as a cytochrome P-450 monooxygenase evolved from the first eukaryotic cytochrome P450 and was lost in many lineages. Although the ciliate Tetrahymena thermophila desaturates sterols at the C-22 position, no cytochrome P-450 orthologs are present in the genome. Here, we aim to identify the genes responsible for the desaturation as well as their probable origin. We used gene knockout and yeast heterologous expression approaches to identify two putative genes, retrieved from a previous transcriptomic analysis, as sterol C-22 desaturases. Furthermore, we demonstrate using bioinformatics and evolutionary analyses that both genes encode a novel type of sterol C-22 desaturase that belongs to the large fatty acid hydroxylase/desaturase superfamily and the genes originated by genetic duplication prior to functional diversification. These results stress the widespread existence of nonhomologous isofunctional enzymes among different lineages of the tree of life as well as the suitability for the use of T. thermophila as a valuable model to investigate the evolutionary process of large enzyme families.
Fil: Sánchez Granel, María Luz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina
Fil: García Siburu, Nicolás Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Fricska, Annamária. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina
Fil: Maldonado, Lucas Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica; Argentina
Fil: Gargiulo, Laura Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina
Fil: Nudel, Berta Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina
Fil: Uttaro, Antonio Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Nusblat, Alejandro David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina
Materia
CHOLESTEROL
CILIATES
CYTOCHROME P450
ENDOPLASMIC RETICULUM
FATTY ACID
FATTY ACID DESATURASE FAMILY
GENE DUPLICATION
LIPID
PROTEIN EVOLUTION
STEROLS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Although the ciliate Tetrahymena thermophila desaturates sterols at the C-22 position, no cytochrome P-450 orthologs are present in the genome. Here, we aim to identify the genes responsible for the desaturation as well as their probable origin. We used gene knockout and yeast heterologous expression approaches to identify two putative genes, retrieved from a previous transcriptomic analysis, as sterol C-22 desaturases. Furthermore, we demonstrate using bioinformatics and evolutionary analyses that both genes encode a novel type of sterol C-22 desaturase that belongs to the large fatty acid hydroxylase/desaturase superfamily and the genes originated by genetic duplication prior to functional diversification. These results stress the widespread existence of nonhomologous isofunctional enzymes among different lineages of the tree of life as well as the suitability for the use of T. thermophila as a valuable model to investigate the evolutionary process of large enzyme families.Fil: Sánchez Granel, María Luz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: García Siburu, Nicolás Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Fricska, Annamária. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. 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Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Uttaro, Antonio Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Nusblat, Alejandro David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. 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