Selenoproteins across the tree of life: Methods and applications

Abstract

La selenocïsteina és coneguda com a l'aminoàcid 21. Les selenoproteïnes incorporen selenocïsteina en resposta a codons UGA específics mitjançant un mecanisme de recodificació, el qual és present en els tres dominis de la vida, però no en tots els organismes. Els programes estàndard per a la predicció de gens consideren UGA només com a codó stop, per aquesta raó l'anotació de selenoproteínes és, generalment, incorrecte. Hem desenvolupat mètodes computacionals per a la predicció de selenoproteïnes. Mitjançant l'aplicació d'aquestes i altres eines, hem caracteritzat selenoproteïnes a través de l'Arbre de la Vida, on hem observat una evolució dinàmica en la utilització de selenocïsteina en els diferents llinatges. Hem caracteritzat l'abundància i distribució de selenoproteïnes en el microbioma humà. Hem caracteritzat les selenoproteïnes presents a Lokiarchaeota, les quals presenten trets eucariòtics. Finalment hem dedicat especial atenció als insectes, en els quals una progressiva reducció en el nombre de selenoproteïnes culminà en múltiples extincions de selenoproteïnes en esdeveniments evolutius independents.

Selenocysteine is known as the 21st amino acid. Selenoproteins incorporate selenocysteine in response to specific UGA codons through a recoding mechanism, which present in the three domains of life, but not in all organisms. Standard gene prediction programs consider UGA only as stop, and selenoproteins are normally misannotated. We have developed computational methods for prediction of selenoproteins. By applying these and other tools, we have characterized selenoproteins across the Tree of Life, showing a diverse evolution of the utilization of selenocysteine in different lineages. We have characterized the abundance and distribution of selenoproteins in the human microbiota. We characterized the selenoproteins in Lokiarchaeota, which have some eukaryotic-like features. Finally we gave special attention to insects, in which a progressive reduction in the number of selenoproteins culminated in multiple independent selenoprotein extinctions.