seleção positiva em uma oncoproteína bacteriana associada a câncer gástrico

seleção positiva em uma oncoproteína bacteriana associada a câncer gástrico
Fundo
Helicobacter pylori
é um comensal intestino verticalmente hereditária que é cancerígeno se possui a ilha de patogenicidade cag
(cag
PAI); infecção por H. pylori
é o principal fator de risco para câncer gástrico, a segunda principal causa de morte por câncer no mundo (OMS). O cag
PAI lócus codifica o gene cagA
, cujo produto proteína é injetada nas células epiteliais do estômago através de um sistema de secreção do tipo IV, também codificada pelo cag
PAI. Uma vez lá, a proteína liga-se ao cag várias proteínas celulares, resultando na desregulação da divisão celular e carcinogénese. Por esta razão, cag pode ser descrito como uma oncoproteína. Um entendimento claro do mecanismo de ação do cagA e seu benefício para as bactérias está faltando.
Resultado
Aqui, nós revelamos que as assinaturas do cagA
gene exibe fortes de selecção positiva em bactérias isoladas de populações ameríndias, utilizando a razão Ka /Ks. assinaturas mais fracos também são detectados no gene de bactérias isoladas de populações asiáticas, usando a razão Ka /Ks e os ramos-sites modelo mais sensível do pacote PAML. Quando o gene cag
isolado a partir de populações amerindian foi examinado em mais pormenor, verificou-se que a região sob selecção positiva contém os domínios Epiya, que são conhecidos para modular a carcinogenicidade do gene. Isto significa que a região de carcinogenicidade modulação do gene é submetido a adaptação. Os resultados são discutidos em relação às altas incidências de câncer de estômago em algumas populações latino-americanos e asiáticos.
Conclusão
selecção positiva no cagA indica coevolução antagónica entre hospedeiro e bactéria, o que parece paradoxal, dado que cagA é prejudicial para o hospedeiro humano em que as bactérias depende. Isto sugere várias possibilidades não-exclusivas; que o câncer gástrico não tem sido uma grande pressão seletiva sobre as populações humanas, que cagA tem um benefício indeterminado ao hospedeiro humano, ou que a transmissão horizontal de H.pylori
entre hosts foi mais importante na evolução da H.pylori
que anteriormente reconhecido, reduzindo a pressão selectiva para reduzir a patogenicidade das bactérias. Os diferentes padrões de adaptação do gene em diferentes populações humanas indica que existem diferenças específicas da população no ambiente intestino humano -. Quer devido a diferenças na genética do hospedeiro ou dieta e outras características do estilo de vida Palavras-chave

câncer gástrico oncogene positiva selecção Helicobacter pylori
cag Introdução

Helicobacter pylori é uma bactéria Gram-negativa que vive no estômago humano como parte da microbiota gástrica normal de [1], e é, geralmente, presentes na maioria da população adulta [ ,,,0],2]. A bactéria tem co-evoluído com populações humanas [3] e está bem adaptada e em grande parte específica ao hospedeiro humano. O ancestral do H. pylori
foi intestinal e durante a sua evolução migraram para o estômago, facilitada pela evolução de uma urease que combate condições ácidas do estômago [, 5 4]. H.pylori
estirpes podem possuir uma ilha de patogenicidade cag
(CAG
PAI) que contém um cag
gene que codifica uma proteína de 128 kDa, [6, 7]. O cag
Pai parece ter entrado o H.pylori
genoma por transferência lateral de genes, depois de H.pylori
diferenciada de espécies parentais [2, 8]. Muitos dos genes do cag
PAI estão envolvidos na translocação da proteína cag em células epiteliais que revestem o estômago. No entanto, a função da própria proteína cag é desconhecido. A infecção com cagA +
H.pylori
está fortemente associada a carcinoma gástrico [9-11]; carcinoma gástrico é a segunda principal causa de morte por cancro em todo o mundo [12]. Além disso, cagA
+ H.pylori
está associada à gastrite crônica e úlceras pépticas [13].
O mecanismo de patogenicidade de cagA +
H.pylori
é a seguinte . As bactérias liga a parede do estômago e da proteína cag é injectado em uma célula epitelial através de um sistema de secreção de tipo IV bacteriana, também codificada pelo locus de cag
PAI [14]. Uma vez dentro da célula, cag é fosforilada em resíduos de tirosina localizados dentro dos domínios Epiya pelos membros das src quinases, tais como c-Src, Fyn, Yes [15], Lyn [16] e c-Abl [17]. A proteína cagA é associada à membrana e interage com diversas proteínas celulares adicionais, incluindo a oncoproteína Src homologia 2 domínios contendo tirosina fosfatase (SHP-2 [18]), microtúbulos-regulação afinidade quinase (MARK2 [19]), fator de crescimento receptor-bound proteína 2 (GRB-2 [20]), o receptor do factor de crescimento de hepatócitos (c-Met [21]), C-terminal de Src quinase (Csk [22]) e p38 (Crk [23]). A tirosina fosforilada recrutas cagA e SHP-2 activa, aparentemente, imitando a acção de Gab1 [24]. Consistentes com a hipótese de mimetismo, cagA
é capaz de resgatar Gab1 deficiente Drosophila
mutantes [25], o que é interessante, dado que cagA
não tem similaridade de sequência com Gab1, na verdade, não tem homólogos conhecidos. A interacção com SHP-2 provoca a inibição da sua actividade supressora de tumores [18]. As células epiteliais que foram desregulados adotar o beija-flor fenótipo alongado [26]. Além disso, cag activa o factor de transcrição NF-kB que conduz à indução de interleucina 8 (IL-8) e a inflamação subsequente [27]. A ativação de NF-kB ocorre via SHP-2.
Variação nos domínios Epiya de cagA resulta em variação nos virulência de diferentes +
H.pylori
cepa cagA [28]. Os motivos Epiya estão localizados na metade do terminal C da proteína cag e são dos tipos A-D. Os motivos Epiya são os principais locais de fosforilação de tirosina dentro da proteína cagA. O motivo Epiya-D oriental, encontrado em populações asiáticas, está associada com forte ligação a SHP-2, enquanto que o motivo Epiya-C ocidental não é. A presença do motivo Epiya-D em sequências cagA
asiático pode ser responsável pelas altas taxas de H.pylori
doença associada em populações asiáticas [28].
O estudo aqui relatado investiga a dinâmica evolutiva do o gene cag
a partir de diferentes populações humanas, e mostra que o gene exibe quantidades variáveis ​​de selecção positiva, o que implica população hospedeira diferenças genéticas na resposta à infecção por H. pylori
, e indicando a vantagem de o gene para H. pylori
. A região do gene cagA
sob seleção contém os domínios Epiya. Estas observações são um paradoxo aparente, tendo em conta os efeitos prejudiciais da oncoproteína no hospedeiro humano; vários cenários são discutidos que pode explicar os dados.
Métodos
Sequências e análise filogenética
Completar cagA
sequências de diferentes populações humanas foram obtidas a partir da base de dados GenBank (NCBI) e estão listadas na Tabela 1. embora a partir de um isolado americano branco de Tennessee, EUA a sequência tem uma origem africano [29], pelo que é denotada africano (EUA). Havia dois genes cagA
no genoma peruana, denotado Peru1 e Peru2. Há um gene cag
adicional no genoma da Venezuela, no entanto isso é provável que seja um pseudogene devido a uma deleção de ácido 119 amino no terminal N. Pesquisando da base de dados Genbank e outros Helicobacter
espécies não revelou um homólogo significativo de cagA. alinhamentos de ADN foram construídos pela primeira alinhamento das sequências de proteína, utilizando o programa mafft [30], e em seguida, usando este alinhamento como um modelo para um alinhamento de ADN, utilizando o programa PAL2NL [31]. inferência Bayesiana filogenética de sequências de ADN a cagA
foi realizada utilizando as MrBayes programa [32], usando um modelo de substituição de GTR e um parâmetro gama de 0,84, seleccionada utilizando o programa jModelTest [33]. A simulação foi executado por gerações 90000, a amostragem de cada 100 gerações. Uma queimadura-em de 25% e foi conduzida a árvore de consenso foi construído a partir do último dos 25% generations.Table 1 cagA
sequências amostrados utilizados no estudo
H. estirpe pylori
número Adesão
Origem
26695
GenBank: NC000915
UK
J99
GenBank: NC000921
África (EUA )
HPAG1
GenBank: NC008086
Suécia
Shi470
Genbank: NC010698;
YP001910308 (Peru1),
YP001910294 (Peru2) Peru
G27
GenBank: NC011333
Itália

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