Isolation of a novel ras gene from Trichomonas vaginalis: a possible evolutionary ancestor of the Ras and Rap genes of higher eukaryotes

摘要

The Ras subfamily proteins are small, monomeric GTP-binding proteins with vital roles in regulating eukaryotic signal transduction pathways. Gene duplication and divergence have been postulated as the mechanism by which such family members have evolved their specific functions. A cDNA clone of TvRsp was isolated and sequenced from a cDNA expression library of the primitive eukaryote Trichomonas vaginalis. The genomic DNA corresponding to the cDNA sequence was amplified by PCR and sequenced. Sequence analysis suggested that TvRsp was an intronless gene. This gene encoded a protein of 181 amino acids and contained the 5 conserved G domains that designated it as a Ras or Rap subfamily member. However, the deduced amino acid sequence shared only 34%-37% overall identity with other Ras subfamily members of different species, and the presence of motifs characteristic of both the Ras and Rap families of GTPase confused the familial classification of this gene. Phylogenetic analysis showed its origins at the divergence point of the Ras/Rap families and suggested that TvRsp was a possible evolutionary ancestral gene of the ras/rap genes of higher eukaryotes. This information was of importance not only from the perspective of understanding the evolution and diversity of eukaryotic signal transduction pathways but also in providing a framework by which to understand protein processing in the growth and differentiation of single-celled microorganisms.Les protéines appartenant à la sous-famille Ras sont de petites protéines monomériques liant le GTP qui exercent des rôles vitaux en régulant les sentiers de transduction de signaux chez les eucaryotes. L'on a postulé que la duplication et la divergence géniques soient des mécanismes par lesquels les membres de cette famille ont évolué pour exercer leurs fonctions spécifiques. Un clone d'ADNc de TvRsp a été isolé à partir d'une banque d'expression d'ADNc de l'eucaryote primitif Trichomonas vaginalis, et séquencé. L'ADN génomique correspondant à la séquence d'ADNc a été amplifié par PCR et séquencé. L'analyse de séquence a suggéré que TvRsp soit un gène sans intron. Ce gène codait une protéine de 181 acides aminés et contenait cinq domaines G conservés qui l'identifiaient en tant que membre des sous-familles Ras ou Rap. Cependant, en déduisant la séquence d'acides aminés, une identité de 34-37% seulement était trouvée avec d'autres membres de la sous-famille Ras de différentes espèces, et la présence de motifs caractéristiques des familles de GTPases Ras ou RAP rendait difficile la classification familiale de ce gène. Des analyses phylogéniques ont placé son origine à un point de divergence des familles Ras/Rap et ont suggéré que TvRsp soit un possiblement gène ancestral ayant évolué vers les gènes des familles Ras/Rap chez les eucaryotes supérieurs. Cette information revêt une importance tant dans la perspective de comprendre l'évolution et la diversité des voies de transduction de signaux eucaryotes que pour fournir un cadre à partir duquel la maturation des protéines impliquées dans la croissance et la différenciation des microorganismes unicellulaires peut être comprise.