Dissecting the role of low-complexity regions in the evolution of vertebrate proteins

Low-complexity regions (LCRs) in proteins are tracts that are highly enriched in one or a few aminoacids. Given their high abundance, and their capacity to expand in relatively short periods of time through replication slippage, they can greatly contribute to increase protein sequence space and generate novel protein functions. However, little is known about the global impact of LCRs on protein evolution. We have traced back the evolutionary history of 2,802 LCRs from a large set of homologous protein families from H.sapiens, M.musculus, G.gallus, D.rerio and C.intestinalis. Transcriptional factors and other regulatory functions are overrepresented in proteins containing LCRs. We have found that the gain of novel LCRs is frequently associated with repeat expansion whereas the loss of LCRs is more often due to accumulation of amino acid substitutions as opposed to deletions. This dichotomy results in net protein sequence gain over time. We have detected a significant increase in the rate of accumulation of novel LCRs in the ancestral Amniota and mammalian branches, and a reduction in the chicken branch. Alanine and/or glycine-rich LCRs are overrepresented in recently emerged LCR sets from all branches, suggesting that their expansion is better tolerated than for other LCR types. LCRs enriched in positively charged amino acids show the contrary pattern, indicating an important effect of purifying selection in their maintenance. We have performed the first large-scale study on the evolutionary dynamics of LCRs in protein families. The study has shown that the composition of an LCR is an important determinant of its evolutionary pattern.

Visualització de la interaccio entre la proteïnaG12 i la catenina p120

Els processos de senyalització a través de receptors acoplats a proteïnes G (GPCRs) estan implicats en una gran varietat de processos fisiològics i patològics. Els objectius de la meva recerca es centren en l’estudi de la funció de les proteïnes heterotrimèriques de la família G12, en particular, en el paper que aquestes proteïnes poden tenir en la inducció de la migració cel•lular. Des del seu descobriment, s’han descrit diversos efectors que s’uneixen i es regulen per aquestes proteïnes. Les proteïnes de la família de RhoGEF semblen ser els efectors més directes i que juguen un paper més important en els processos de senyalització de les proteïnes G12. Tanmateix, resultats recents semblen indicar que altres vies independent de l’activació de Rho són també necessàries perquè els efectes fisiològics de les vies de les proteïnes G12 tinguin lloc. En aquest camp, els resultats que he obtingut, juntament amb resultats previs del grup, han descrit una nova via d’activació independent de Rho. Hem trobat que la proteïna G12 s’uneix a una catenina: la catenina p120. La seva unió sembla tenir lloc a través l’extrem N-terminal de la catenina i condueix a la reducció de la fosforilació en algun dels seus residus de tirosina, ja sigui per la quinasa Src o per l’activació a través d’EGF. Per tant, aquests resultats suggereixen que una altra via d’acció de la proteïna G12 seria mitjançant la regulació de la catenina p120 i, com a conseqüència, alguns processos d’adhesió cel•lular es podrien veure afectats. A fi d’entendre millor la regulació i la interacció de la catenina p120 hem iniciat l’estudi de la seva distribució cel•lular en l’espai i temps mitjançant tècniques de microscopia. Així, vam intentar construir una sonda de G12 fluorescent amb GFP. Després de diversos intents i experiments amb proteïnes no funcionals hem aconseguit, amb la col•laboració de T. Meigs, una construcció funcional que activa Rho. Això ens permetrà acabar els experiments de seguiment in vivo.