1.- Selección del gen - bioinfo-btg11

1.- Selección del gen
El objeto de estudio de nuestro trabajo es tanto el gen VHL, como la proteína que codifica,
llamada pVHL, G7 o supresora de tumores de la enfermedad Von Hippel-Lindau, involucrada
por tanto en tal enfermedad en humanos.
2.- Descripción de la enfermedad humana
Las proteínas VHL defectuosas causan la enfermedad de von Hippel-Lindau (VHLD). La VHLD es
uno de los cánceres hereditarios más frecuentes que se caracteriza por el crecimiento anormal
de los vasos sanguíneos en determinadas zonas del cuerpo haciendo que los capilares formen
pequeños nudos llamados angiomas o hemangioblastomas. Así, entre los síntomas descritos,
destacan el desarrollo de angiomatosis retinal, hemangioblastoma cerebelar y espinal,
carcinoma celular renal (RCC), feocromocitoma y tumores pancreáticos.
Existen dos tipos de la enfermedad. La VHL tipo 1 es la enfermedad en la que no se provocan
feocromocitomas, al contrario que ocurre con la tipo 2. A su vez, la VHL tipo 2 se subdivide en
los tipos:
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
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VHL tipo 2ª: feocromocitoma, angioma retinal y hemangioblastomas sin carcinoma
celular renal y quistes pancreáticos
VHL tipo 2B: feocromocitoma, angioma retinal y hemangioblastomas con carcinoma
celular renal y quistes pancreáticos
VHL tipo 2C: se refiere a pacientes con feocromocitomas aislados sin
hemangioblastomas o carcionmas celulares renales.
La incidencia estimada es 3/100000 nacimientos por año y el 97% ya han mostrado los
síntomas a la edad de 60 años.
3.- Descripción del gen y la proteína ligados a la enfermedad
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El gen VHL se expresa en el tejido cerebral y renal tanto en adultos como en fetos.
En el humano se encuentra presente en el cromosoma 3 (3p25-26)
La secuencia completa del gen consta de tres exones y la proteína para la que codifica
tiene un total de 213 aminoácidos.
A partir de la expresión del gen pueden obtenerse productos alternativos debidos a un splicing
alternativo o a una iniciación alternativa de la transcripción, obteniendo como resultado tres
formas distintas de la proteína o isoformas. (2).
Isoforma 1 (VHL30; VHLp24 (MPR)): escogida como la secuencia “canónica” para compararla
con el resto. De ella se obtiene toda la información posicional al ser la isoforma principal
(presente predominantemente en el citoplasma y en menor cantidad asociado al núcleo y a la
membrana).
Isoforma 2: difiere con la canónica en la pérdida de 41 aminoácidos en las posiciones 114-154.
Isoforma 3 (VHL19; VHLp18(MEA)): difiere de la canónica en la pérdida de 53 aminoácidos en
las posiciones 1-53 (producida por iniciación alternativa en la Met-54 de la isoforma 1). Está
Igualmente distribuida entre el núcleo y el citoplasma pero no asociada a la membrana.
El gen posee un elevado número de “puntos calientes” o mutaciones muy frecuentes. En
numerosas ocasiones son mutaciones que provocan cambios en aminoácidos (descritas más de
100), dando proteínas no funcionales, y en otras, deleciones que ocasionan una proteína
truncada. Dependiendo de la mutación se puede desarrollar uno de los dos tipos de
enfermedad (presencia o ausencia de feocromocitomas).
Aas intercambiados
Serina por prolina
Posición
38
Glutamato por lisina
52
Serina por leucina
65
Cisteína por tirosina
162
Leucina por prolina
163
Diferencias entre aas
Pequeño y polar por
pequeño e hidrofóbico
Mediano por pequeño
con carácter básico
Pequeña y polar por
mediana hidrofóbica
Mediano y polar por
grande y aromático
Ambos medianos e
hidrofóbicos
Puntuación BLOSUM
-1
Enfermedad
Tipo II
1
Tipo I
-2
Tipo I
-2
Tipo I
-3
RCC
Por lo tanto, al tratarse de dos aminoácidos con características físico-químicas diferentes, es un cambio
que tiene consecuencias notables en la funcionalidad de la proteína.
1: presenta mayor probabilidad de que se produzca
-2, lo cual indica que es un cambio que ocurre con muy poca probabilidad. -2 y afecta negativamente a
la funcionalidad de la proteína por la falta de similitud entre los aminoácidos intercambiados
3.1.- FUNCION Y PROCESOS BIOLÓGICOS

Ubiquitinación de proteínas y degradación posterior por el proteosoma vía
complejo de ubiquitinación de von Hippel-Lindau. Se cree que actúa como señal
de reclutamiento en el complejo E3 de la ubiquitina ligasa y que recluta al
factor inducible por hipoxia hidroxilado (HIF) bajo condiciones normales de O2
o normoxia (la interacción del dominio β de la proteína con HIF1A media la
degradación de HIF1A en condiciones de normoxia, mientras que en hipoxia
previene la degradación de la misma mediante una traslocación al núcleo).

Participación en la represión transcripcional a través de la interacción con
HIF1A, HIF1AN (inhibidor de HIF1A) y las histonas desacetilasas (respuesta
celular a hipoxia).

Forma parte del complejo VCB (VHL-Elongina B y C-CUL2) que actúa como una
ubiquitina ligasa E3 y dirige la degradación dependiente de proteosoma de las
proteínas marcadas por ubiquitina (La interacción con CUL2 es dependiente de
la integridad del complejo trimérico VBC. (2)
La proteína silvestre ayuda a la degradación del HIF y su mutación hace que se
acumule HIF, desembocando en un aumento en el nivel de expresión de VEGF, GlutI y
PDGF, relacionados con la angiogénesis tumoral, la estimulación autocrina y la
actividad metabólica respectivamente (la célula entiende que no hay suficiente oxígeno y
manda señales para que se construyan mas vasos sanguíneos y aumentar así la oxigenación.(1)
Figura 2: VHL en la vía de
degradación proteica.
Figura 3: Funciones biológicas
de la proteína VHL.
4.- Objetivos del proyecto
Según lo visto y debido a su importancia clínica vamos a llevar a cabo un análisis
bioinformático con el objetivo de aunar toda la información asociada a herramientas y bases
de datos bioinformáticas disponible en la red para conocer en detalle a nuestra proteína,
intentar complementar tal información y sacar nuestras propias conclusiones. Para ellos nos
centraremos en los siguientes estudios:
1. Matrices de puntos para la búsqueda de regiones conservadas entre pares de
secuencias (aminoacídicas y CDSs) de diversos organismos como posibles homólogos.
2. Busqueda de similitud entre las diferentes especies y confirmar la homología entre
ellas.
3. Alineamientos múltiples y árboles filogenéticos para analizar la conservación de
residuos y regiones de interés confirmando características posicionales.
4. Búsqueda y extrapolación de dominios, motivos y posiciones conservadas en otras
especies teniendo en cuenta la información de los puntos anteriores.
5. Obtención de una estructura 3D de nuestra proteína para posicionar sus características
proteicas en el espacio.
4.1.- ¿Que aportarían los nuevos conocimientos?
Con toda la información obtenida sobre el análisis funcional y estructural de la proteína se
podrá entender mejor su actividad funcional y mecanismo de acción con el objetivo de que se
encuentren técnicas de diagnóstico más eficaces o terapias que restituyan o palien la
funcionalidad o las interacciones perdidas que desembocan en la enfermedad. Además, el
conocimiento de todo esto podría ser útil como modelo para otros cánceres provocados por
deficiencias funcionales presentes en genes supresores de tumores.
Por último, como en el desarrollo del análisis global hemos obtenido información sobre
proteínas ortólogas en otros organismos como la rata o el ratón, tal información podría ser útil
para el desarrollo de ensayos preclínicos con la proteína vhl expresada por estos modelos
experimentales, analizando el posible efecto que pudieran tener la aplicación de algunos
fármacos o terapias.