Estructura y filogenia de Prod1, un miembro de 3 proteinas de la superfamilia de Dedos de Zinc implicada en la regeneración de miembros en Salamandras.

Notophthalmus viridescens (© 2005 Henk Wallays: henk.wallays@pandora.be.)

ANTECEDENTES:

después de la amputación de las extremidades, los tritones y salamandras tienen la capacidad de regenerar los tejidos perdidos por medio complejos procesos que ocurren en la zona de la herida. Inicialmente estas células se desdiferencian a un estado apropiado para regenerar las estructuras perdidas. Fundamentalmente, las células desdiferenciadas poseen memoria de su origen a lo largo del eje proximodistal (PD), una propiedad conocida como identidad posicional. Notophthalmus viridescens Prod1 es una molécula que se encuentra en la superficie celular, y una de las 3 proteínas pertenecientes a la superfamilia de dedos de Zinc (TPP) involucrada en la especificación de la identidad PD en el miembro en el tritón. La superfamilia TFP es un grupo con gran diversidad de proteínas de metazoos que incluyen desde toxinas de serpientes venenosas, receptores transmembrana de mamíferos y diversas moléculas de señalización. 

METODOLOGÍA/HALLAZGOS PRINCIPALES: Con el objetivo de identificar potenciales ortologos de Prod1, se halló su estructura 3D y se comparó a otras TFPs conocidas usando técnicas filogenéticas. El análisis mostró que la estructura 3D de TFP se agrupa en diferentes categorías de acuerdo a su función. El grupo de Prod1 con otras proteínas de superficie celular  con dominios TFP incluyen el complemento CD59 y el dominio C-terminal de plasminógeno activador tipo uroquinasa. Para inferir ortología, se basó en el alineamiento múltiple de secuencias de representativas de los miembros de la familia TFP para construirse y analizarse por métodos filogenéticos. Prod1 ha sido propuesto ser el CD59 de salamandra pero nuestro análisis falla en soportar esta asociación. Prod1 no se ajusta bien a ninguna familia de TFP en mamíferos y este resultado se soporta en la identificación de ortólogos putativos de CD59 y N. viridescens Prod1 en las secuencia de datos para salamandra Ambystoma tigrinum.

Ambystoma tigrinum (© JD Willson, 2006)

CONCLUSIONES/SIGNIFICANCIA:
Los datos disponibles sugieren que Prod1, y por su función en codificar identidad PD, se limita sólo a salamandras. La ausencia de capacidad comparable de regeneración de extremidades en otros vertebrados adultos podría correlacionarse con la ausencia del gen Prod1.

Fuente:

• Garza-Garcia A, Harris R, Esposito D, Gates PB, Driscoll PC. Solution structure and phylogenetics of Prod1, a member of the three-finger protein superfamily implicated in salamander limb regeneration. PLoS One. 2009;4(9):e7123. Dispobible en: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=19771161
• Abstract: Following the amputation of a limb, newts and salamanders have the capability to regenerate the lost tissues via a complex process that takes place at the site of injury. Initially these cells undergo dedifferentiation to a state competent to regenerate the missing limb structures. Crucially, dedifferentiated cells have memory of their level of origin along the proximodistal (PD) axis of the limb, a property known as positional identity. Notophthalmus viridescens Prod1 is a cell-surface molecule of the three-finger protein (TFP) superfamily involved in the specification of newt limb PD identity. The TFP superfamily is a highly diverse group of metazoan proteins that includes snake venom toxins, mammalian transmembrane receptors and miscellaneous signaling molecules. With the aim of identifying potential orthologs of Prod1, we have solved its 3D structure and compared it to other known TFPs using phylogenetic techniques. The analysis shows that TFP 3D structures group in different categories according to function. Prod1 clusters with other cell surface protein TFP domains including the complement regulator CD59 and the C-terminal domain of urokinase-type plasminogen activator. To infer orthology, a structure-based multiple sequence alignment of representative TFP family members was built and analyzed by phylogenetic methods. Prod1 has been proposed to be the salamander CD59 but our analysis fails to support this association. Prod1 is not a good match for any of the TFP families present in mammals and this result was further supported by the identification of the putative orthologs of both CD59 and N. viridescens Prod1 in sequence data for the salamander Ambystoma tigrinum. The available data suggest that Prod1, and thereby its role in encoding PD identity, is restricted to salamanders. The lack of comparable limb-regenerative capability in other adult vertebrates could be correlated with the absence of the Prod1 gene
• Paul C. Driscoll - Division of Molecular Structure, MRC National Institute for Medical Research, London, United Kingdom.
  Website: http://www.biochem.ucl.ac.uk/~driscoll/; http://www.smb.ucl.ac.uk/molecular-microbiology/professor-paul-driscoll.html
  email: pdrisco@nimr.mrc.ac.uk