Nos organismos eucariotos, aproximadamente 50% das proteínas traduzidas no citoplasma são transportadas para as organelas, onde irão desempenhar suas funções. Com isso, surgiu um intricado sistema de transporte intracelular de proteínas. Nas plantas, a presença de uma segunda organela endossimbionte, o plastídio, tornou este sistema mais complexo e gerou demanda adicional por transporte. Ainda, grande maioria das proteínas mitocondriais e plastidiais são codificadas por genes nucleares e importadas do citosol. O dogma uma proteína-uma localização foi associado ao conceito de um gene-uma proteína na biologia celular. Entretanto, proteínas individuais podem ter mais de uma função, e mais recentemente, proteínas codificadas por um único gene foram identificadas em mais de um compartimento subcelular, o que deu origem ao conceito de duplo direcionamento (DD). Um exemplo bem estudado de DD vem das proteínas da família das aminoacil-tRNA sintetases (aaRS), que participam da síntese protéica ao acoplar o aminoácido ao seu tRNA cognato. Dentre as aaRSs, a glutamil-tRNA sintetase citosólica (GluRS), através de sua extensão N-terminal, parece estar envolvida com outras funções além da tradução. Em Arabidopsis thaliana, há dois genes nucleares que codificam a GluRS, um para uma proteína de duplo direcionamento (DD) e outro para uma proteína citosólica. Resultados recentes em nosso laboratório mostraram que a GluRS citosólica pode estar relacionada ao controle da localização subcelular de proteínas organelares em Arabidopsis. Para verificar um eventual papel desta proteína na localização subcelular de outras proteínas, foram realizados ensaios de duplo-híbrido em levedura, os quais mostraram interação entre a GluRS e a glutamina sintetase (GS) de Arabidopsis thaliana, proteína de DD para mitocôndrias e cloroplastos Esta interação foi confirmada in planta, sendo a sequência da GluRS responsável pela interação localizada na região N-terminal, do resíduo 207 ao 316. Análises filogenéticas apontam que esta região encontra-se ausente nas bactérias e que originou-se provavelmente em Archea, entre 2,6 e 1,8 bilhões de anos. Além disso, observa-se que esta sequência é conservada em fungos, musgos e plantas vaculares, tendo originado-se em Arabidopsis há cerca de 2 bilhões de anos. / In eukaryotic organisms, about 50% of cytoplasmic translated proteins are transported to the organelles, where they can play their roles. Thus, a complex system for intracellular transport was established. In plants, the presence of a second endosymbiont organelle, the plastid, turned this system still more intricated and required an additional transport mechanism. Besides, most of organellar proteins are coded by nuclear genes and imported from the cytosol. The one protein-one localization was associated to the idea of one gene-one protein, which has long been established in molecular biology. However, individual proteins can show more than one function, and recently, proteins coded by one single gene were identified in more than one subcellular compartment, which has originated the concept of dual targeting. One of the most studied example of dual targeted proteins is the aminoacyl-tRNA synthetase (aaRS) family, which are related to protein synthesis by attaching the correct amino acid onto the cognate tRNA molecule. Among the aaRSs, cytosolic glutamyl-tRNA synthetase (GluRS), through its N-terminal extension, seems to be involved in other cellular role beyond translation. In Arabidopsis thaliana, there are two genes encoding GluRS, one for a dual-targeted protein and other for a cytosolic protein. Recent results in our laboratory showed that GluRS interacts with proteins destinated to other organelles, which suggest that this protein might have a role in interfering on protein localization in Arabidopsis. In order to gain some information on the role of this protein in subcellular localization, yeast two-hybrid assays were performed. These studies showed the interaction between GluRS and glutamine synthetase (GS), a mitochondrial and chloroplastic dual-targeted protein. This interaction was confirmed in planta. In addition, the GluRS sequence associated to protein interaction was localized at its N-terminal portion, between the residues 207 316. Phylogenetic analysis revealed that this region is absent in bacteria and it probably arose from Archea between 2.6 and 1.8 billion years ago. Also, this sequence is conserved in fungi, moss and all the green plants investigated. Finally, datation analysis showed that this sequence arose in Arabidopsis between 2 and 1.7 billion years ago.

A regulação da localização de proteínas é um dos aspectos fundamentais na biologia celular vegetal. Os cloroplastos importam mais de 90% de suas proteínas do citosol, portanto, é importante caracterizar os fatores citosólicos que podem estar envolvidos no direcionamento de proteínas para as organelas. Um ensaio de duplohíbrido em leveduras com as proteínas cloroplastidiais HMPPK/TMPPase (TH1) e Glutamina Sintetase (GS) II usados como iscas revelou que a forma citosólica da glutamil-tRNA sintetase - GluRS (At5g26710) de Arabidopsis thaliana interagiu com ambas as proteínas. Estudos de Complementação da Fluorescência Bimolecular (BiFC) confirmaram tais interações in planta. Estudos com deleções na região Nterminal da GluRS mostraram que esta região é responsável pelas interações com HMPPK/TMPPase e GSII. Além disso, seis resíduos de aminoácidos parecem ser cruciais para a interação entre as proteínas. Curiosamente, foi mostrado que a GluRS está envolvida na localização de proteínas em leveduras. A fim de obter mais informações sobre o envolvimento da GluRS ns localização de proteínas nos cloroplastos, foram produzidos plantas de tabaco transgênicas expressando uma proteína quimérica, feita pela fusão do gene codificador da HMPPK/TMPPase, TH1- GFP, e GSII-GFP e posteriormente usados em ensaios de agroinfiltração com RNA de interferência (RNAi) para GluRS. Análises em microscópio confocal mostraram que TH1-GFP e GSII-GFP acumulam no citosol em vez de serem direcionados aos cloroplastos. Neste trabalho, mostramos pela primeira vez que a GluRS está envolvida na localização de proteínas cloroplastidiais em plantas e esse mecanismo é também conservado em Saccharomyces cerevisiae. / Regulation of protein localization is one of the key aspects in plant cell biology. Chloroplasts import more than 90% of their proteins from the cytosol, therefore, it is important to identify and characterize cytosolic factors that might be involved in protein delivery to the organelar envelope. A yeast two-hybrid screen with a chloroplastlocalized HMPPK/TMPPase protein and glutamine synthetase (GS), used as baits, revealed that the cytosolic form of the glutamyl-tRNA synthetase (GluRS) (At5g26710) from Arabidopsis thaliana interacted with both proteins. Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) studies confirmed such interactions in planta. Deletion studies of GluRS showed that the N-terminal region of the protein is responsible for proteinprotein interactions (PPI) with TH1 and GS. In addition, six amino acid residues appeared to be crucial for PPI. Interestingly, GluRS has been also shown to be involved in regulating protein localization in yeast. In order to gain more information about the involvement of GluRS on protein localization in chloroplasts, we produced transgenic tobacco plants expressing a chimeric protein made by the fusion of TH1- GFP and GSIIGFP and agroinfiltrated with a RNA interference (RNAi) construct against GluRS. Confocal analysis showed that TH1-GFP and GSII-GFP accumulated in the cytosol instead of being targeted to chloroplasts. Here, we show for the same time that GluRS is involved in protein localization in plants and this mechanism is also conserved in Saccharomyces cerevisiae.

Les aminoacil-ARNt sintetases (aaRS) són els enzims encarregats d'aminoacilar els ARN de transferència (ARNt) per tal que puguin ser utilitzats pels ribosomes en el procés de síntesi proteica. La síntesi de les proteïnes codificades en el genoma mitocondrial i constitutives dels complexos de la cadena respiratòria i la fosforilació oxidativa requereixen una maquinària traduccional pròpia de l'orgànul. Per tant, mutacions en els elements que constitueixen l'aparell de traducció genètica mitocondrial poden desencadenar patologies greus en humans. Existeixen malalties mitocondriales humanes causades per mutacions en l'ADN mitocondrial que afecten específicament els ARNt i ARNr i, a més, s'han descrit mutacions en proteïnes mitocondrials codificades en el genoma nuclear, entre les quals es troben mutacions en aaRS mitocondrials. La complexitat de les patologies mitocondrials, degudes a defectes en la síntesi proteica en l'orgànul, justifica la generació de models animals que permetin caracteritzar els efectes de deficiències d'aminoacilació mitocondrial, i el desenvolupament d'estratègies terapèutiques. En base a aquest objectiu, al llarg de la present tesi doctoral hem generat un model de patologia mitocondrial en Drosophila melanogaster amb el propòsit de caracteritzar els efectes d'una deficiència de traducció en l'orgànul com a conseqüència de la manipulació de la seril-ARNt sintetasa mitocondrial (DmSRS2). Els animals sotmesos al silenciament de l'expressió de la DmSRS2, mitjançant l'ARN d'interferència, mostren un descens en els nivells d'ARNtSer mitocondrials aminoacilats. La depleció de la DmSRS2, de manera generalitzada, compromet significativament la viabilitat de l'organisme i, de manera restringida en determinats òrgans i teixits, impedeix el correcte desenvolupament d'aquests. A més, el descens en els nivells de DmSRS2 provoca defectes en la morfologia, en la biogènesi i en la funció mitocondrials, que reprodueixen algunes de les característiques pròpies de malalties mitocondrials humanes. Cal afegir que en el context d'aquest projecte hem descobert una nova proteïna d'insecte homòloga a la seril-ARNt sintetasa mitocondrial (SLIMP), la caracterització de la qual s'ha convertit en un objectiu més d'aquesta tesi doctoral. La llarga història evolutiva de les aaRS explica l'àmplia varietat de funcions associades amb elles, i de proteïnes homòlogues, independents del paper convencional que desenvolupen en la traducció genètica. SLIMP representa una d'aquestes proteïnes, que probablement va sorgir de la duplicació d'una SRS mitocondrial a la base de l'evolució dels metazous, i s'ha mantingut en tots els insectes, en una espècie d'aràcnid i en una d'eriçó de mar. Tot i que SLIMP no desenvolupa una funció com aaRS, reté algunes de les característiques típiques de les SRS mitocondrials, com ho són la conformació dimèrica i la capacitat d'unir específicament els ARNtSer mitocondrials. SLIMP té un paper essencial en D. melanogaster atès que la reducció constitutiva i ubiqua de la seva expressió disminueix la viabilitat, i la depleció restringida en teixits concrets afecta el desenvolupament d'aquests. Proposem que la funció de SLIMP pot estar relacionada amb el metabolisme mitocondrial, ja que la seva depleció produeix greus anormalitats estructurals en l'orgànul, un increment en la biogènesi i una reducció de la capacitat respiratòria mitocondrial. Addicionalment, una dieta enriquida en molècules antioxidants produeix un efecte pal·liatiu en la viabilitat de les mosques sotmeses al silenciament global de SLIMP. / Aminoacyl-tRNA synthetases (aaRS) aminoacylate transfer RNAs (tRNAs) for their use by the ribosome during protein synthesis. The synthesis of mitochondrially encoded proteins is performed by a translation apparatus specific for the organelle, and mutations in elements that constitute this apparatus can trigger severe pathologies in humans. Mutations in the mitochondrial DNA that specifically affect tRNA and rRNA, as well as mutations in nuclear encoded mitochondrial proteins, for instance, those affecting mitochondrial aaRS, are related to disease. The complexity of mitochondrial diseases caused by defects in protein synthesis justifies the generation of animal models which permit the characterization of the pathogenic mechanisms and the development of therapeutic strategies. In the present doctoral thesis we use Drosophila melanogaster to construct a model of a mitochondrial disease caused by a deficiency in mitochondrial translation, by means of RNAi-mediated silencing of mitochondrial seryl-tRNA synthetase (DmSRS2). Silencing of DmSRS2 causes a decrease in mitochondrial seryl-tRNASer levels. Global DmSRS2 depletion compromises viability, and when restricted to particular organs, it prevents their proper development. Moreover, DmSRS2 reduction affects mitochondrial morphology, biogenesis, and function.Within the context of this project we discovered a new insect protein, called SLIMP, homologous to mitochondrial seryl-tRNA synthetase, whose characterization became an additional objective of this thesis. Owing to their long evolutionary history, aaRS and their homologues can perform a wide variety of non-canonical functions. SLIMP is likely the result of a duplication of a mitochondrial SRS gene that occurred early in the evolution of metazoans and was maintained in insects. SLIMP is a dimeric protein and is able to bind mitochondrial tRNASer, properties it has retained from the ancestral mitochondrial SRSs. Although SLIMP does not function as an aaRS, it carries out an essential role in D. melanogaster mitochondria, as its depletion by RNAi decreases the viability of the organism and affects mitochondrial structure, biogenesis, and respiratory capacity.

Nos organismos eucariotos, aproximadamente 50% das proteínas traduzidas no citoplasma são transportadas para as organelas, onde irão desempenhar suas funções. Com isso, surgiu um intricado sistema de transporte intracelular de proteínas. Nas plantas, a presença de uma segunda organela endossimbionte, o plastídio, tornou este sistema mais complexo e gerou demanda adicional por transporte. Ainda, grande maioria das proteínas mitocondriais e plastidiais são codificadas por genes nucleares e importadas do citosol. O dogma uma proteína-uma localização foi associado ao conceito de um gene-uma proteína na biologia celular. Entretanto, proteínas individuais podem ter mais de uma função, e mais recentemente, proteínas codificadas por um único gene foram identificadas em mais de um compartimento subcelular, o que deu origem ao conceito de duplo direcionamento (DD). Um exemplo bem estudado de DD vem das proteínas da família das aminoacil-tRNA sintetases (aaRS), que participam da síntese protéica ao acoplar o aminoácido ao seu tRNA cognato. Dentre as aaRSs, a glutamil-tRNA sintetase citosólica (GluRS), através de sua extensão N-terminal, parece estar envolvida com outras funções além da tradução. Em Arabidopsis thaliana, há dois genes nucleares que codificam a GluRS, um para uma proteína de duplo direcionamento (DD) e outro para uma proteína citosólica. Resultados recentes em nosso laboratório mostraram que a GluRS citosólica pode estar relacionada ao controle da localização subcelular de proteínas organelares em Arabidopsis. Para verificar um eventual papel desta proteína na localização subcelular de outras proteínas, foram realizados ensaios de duplo-híbrido em levedura, os quais mostraram interação entre a GluRS e a glutamina sintetase (GS) de Arabidopsis thaliana, proteína de DD para mitocôndrias e cloroplastos Esta interação foi confirmada in planta, sendo a sequência da GluRS responsável pela interação localizada na região N-terminal, do resíduo 207 ao 316. Análises filogenéticas apontam que esta região encontra-se ausente nas bactérias e que originou-se provavelmente em Archea, entre 2,6 e 1,8 bilhões de anos. Além disso, observa-se que esta sequência é conservada em fungos, musgos e plantas vaculares, tendo originado-se em Arabidopsis há cerca de 2 bilhões de anos. / In eukaryotic organisms, about 50% of cytoplasmic translated proteins are transported to the organelles, where they can play their roles. Thus, a complex system for intracellular transport was established. In plants, the presence of a second endosymbiont organelle, the plastid, turned this system still more intricated and required an additional transport mechanism. Besides, most of organellar proteins are coded by nuclear genes and imported from the cytosol. The one protein-one localization was associated to the idea of one gene-one protein, which has long been established in molecular biology. However, individual proteins can show more than one function, and recently, proteins coded by one single gene were identified in more than one subcellular compartment, which has originated the concept of dual targeting. One of the most studied example of dual targeted proteins is the aminoacyl-tRNA synthetase (aaRS) family, which are related to protein synthesis by attaching the correct amino acid onto the cognate tRNA molecule. Among the aaRSs, cytosolic glutamyl-tRNA synthetase (GluRS), through its N-terminal extension, seems to be involved in other cellular role beyond translation. In Arabidopsis thaliana, there are two genes encoding GluRS, one for a dual-targeted protein and other for a cytosolic protein. Recent results in our laboratory showed that GluRS interacts with proteins destinated to other organelles, which suggest that this protein might have a role in interfering on protein localization in Arabidopsis. In order to gain some information on the role of this protein in subcellular localization, yeast two-hybrid assays were performed. These studies showed the interaction between GluRS and glutamine synthetase (GS), a mitochondrial and chloroplastic dual-targeted protein. This interaction was confirmed in planta. In addition, the GluRS sequence associated to protein interaction was localized at its N-terminal portion, between the residues 207 316. Phylogenetic analysis revealed that this region is absent in bacteria and it probably arose from Archea between 2.6 and 1.8 billion years ago. Also, this sequence is conserved in fungi, moss and all the green plants investigated. Finally, datation analysis showed that this sequence arose in Arabidopsis between 2 and 1.7 billion years ago.

A regulação da localização de proteínas é um dos aspectos fundamentais na biologia celular vegetal. Os cloroplastos importam mais de 90% de suas proteínas do citosol, portanto, é importante caracterizar os fatores citosólicos que podem estar envolvidos no direcionamento de proteínas para as organelas. Um ensaio de duplohíbrido em leveduras com as proteínas cloroplastidiais HMPPK/TMPPase (TH1) e Glutamina Sintetase (GS) II usados como iscas revelou que a forma citosólica da glutamil-tRNA sintetase - GluRS (At5g26710) de Arabidopsis thaliana interagiu com ambas as proteínas. Estudos de Complementação da Fluorescência Bimolecular (BiFC) confirmaram tais interações in planta. Estudos com deleções na região Nterminal da GluRS mostraram que esta região é responsável pelas interações com HMPPK/TMPPase e GSII. Além disso, seis resíduos de aminoácidos parecem ser cruciais para a interação entre as proteínas. Curiosamente, foi mostrado que a GluRS está envolvida na localização de proteínas em leveduras. A fim de obter mais informações sobre o envolvimento da GluRS ns localização de proteínas nos cloroplastos, foram produzidos plantas de tabaco transgênicas expressando uma proteína quimérica, feita pela fusão do gene codificador da HMPPK/TMPPase, TH1- GFP, e GSII-GFP e posteriormente usados em ensaios de agroinfiltração com RNA de interferência (RNAi) para GluRS. Análises em microscópio confocal mostraram que TH1-GFP e GSII-GFP acumulam no citosol em vez de serem direcionados aos cloroplastos. Neste trabalho, mostramos pela primeira vez que a GluRS está envolvida na localização de proteínas cloroplastidiais em plantas e esse mecanismo é também conservado em Saccharomyces cerevisiae. / Regulation of protein localization is one of the key aspects in plant cell biology. Chloroplasts import more than 90% of their proteins from the cytosol, therefore, it is important to identify and characterize cytosolic factors that might be involved in protein delivery to the organelar envelope. A yeast two-hybrid screen with a chloroplastlocalized HMPPK/TMPPase protein and glutamine synthetase (GS), used as baits, revealed that the cytosolic form of the glutamyl-tRNA synthetase (GluRS) (At5g26710) from Arabidopsis thaliana interacted with both proteins. Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) studies confirmed such interactions in planta. Deletion studies of GluRS showed that the N-terminal region of the protein is responsible for proteinprotein interactions (PPI) with TH1 and GS. In addition, six amino acid residues appeared to be crucial for PPI. Interestingly, GluRS has been also shown to be involved in regulating protein localization in yeast. In order to gain more information about the involvement of GluRS on protein localization in chloroplasts, we produced transgenic tobacco plants expressing a chimeric protein made by the fusion of TH1- GFP and GSIIGFP and agroinfiltrated with a RNA interference (RNAi) construct against GluRS. Confocal analysis showed that TH1-GFP and GSII-GFP accumulated in the cytosol instead of being targeted to chloroplasts. Here, we show for the same time that GluRS is involved in protein localization in plants and this mechanism is also conserved in Saccharomyces cerevisiae.

As aminoacil tRNA sintetases (AaRSs) são enzimas essenciais na síntese de proteínas assegurando a correta relação entre os aminoácidos e seus tRNA cognatos. O genoma mitocondrial dos tripanossomatídeos perdeu os genes codificantes dos tRNAs, assim os tRNA mitocondriais são codificados no núcleo e importados do citoplasma. O código genético do kinetoplasto desvia do código genético pela utilização do códon de terminação UGA para a decodificação do códon do triptofano. Um único gene codificando o tRNATrp(CCA) observado no genoma de Leismania é responsável pela incorporação do aminoácido triptofano durante a síntese proteíca na mitocôndria. Para decodificar os dois códons do Trp (UGA e UGG) a base na posição 34 do tRNATrp(CCA) passa por um evento de editoração, convertendo o ribunuclotídeo C34 em U34, produzindo o tRNATrp(UCA) capaz de decodificar o códon UGA. Nesse trabalho foram caracterizadas duas triptofanil tRNA sintetases de Leishmania major. De acordo com experimentos de ?western blotting? e análises ?in silico? das seqüências de aminoácidos, uma enzima tem localização citoplasmática (LmTrpRS1) enquanto a outra mitocondrial (LmTrpRS2). Os mRNAs dos dois genes foram definidos por experimentos de 5? e 3? RT-PCR. As duas enzimas foram clonadas em diversos vetores de expressão procariotos e eucariotos. A LmTrpRS1 foi obtida somente na fração insolúvel, já a LmTrpRS2 foi obtida na fração solúvel quando clonada no vetor de expressão pET28a. Esta porém mostrou-se instável precipitando rapidamente após sua purificação. Os ensaios enzimáticos realizados com a mesma mostraram que ela é capaz de reconhecer os tRNAsTrp editado e não editado. Modelagem molecular por homologia com as duas proteínas foi realizada usando a proteína citoplasmática humana como molde, para estudar a interação entre a proteína e o tRNATrp. Xylella fastidiosa é um bactéria gram negativa limitada ao xilema, responsável por um grande número de doenças economicamente importantes, como a doença de Pierces em videiras, Clorose variegata do Citrus (CVC) e a doença da requeima das folhas em outras plantas incluindo, amendoeira, ameixeira, louro, amoreira e café. Em todos os casos a X. fastidiosa afeta o xylema da planta causando redução na produção de frutos. Nesse trabalho nós mostramos a estrutura da Xylellaína, uma cisteíno protease desse patógeno. A estrutura foi resolvida por dispersão anômala a um único comprimento de onda, utilizando cristais de xylellaína selenometionina substituídos. A estrutura da Xylellaína foi refinada até 1,65 Å de resolução, mostrando enovelamento similar às proteínas da família da papaína, porém algumas características interessantes como uma região N-terminal composta por 38 aminoácidos cobrindo o sulco ativo da enzima, um intrigante ribonucleotídeo encontrado fora do sítio ativo da enzima e um ?loop? semelhante ao ?loop? de oclusão presente na catepsina B. / The aminoacyl tRNA synthetases (aaRSs) are essential enzymes in protein synthesis that ensure the correct match between amino acids and their cognate tRNAs. The mitochondrial (kinetoplast) genome of trypanossomatids lacks tRNA genes, and therefore nucleus-encoded tRNAs are imported from the cytoplasm, the kinetoplast genetic code deviates from the universal code in that UGA instead of UGG encodes for tryptophan. A single nucleus-encoded tRNATrp(CCA) is responsible for Trp insertion during organellar protein synthesis. To decode both Trp codons (UGA and UGG), tRNATrp(CCA) undergoes a single C to U editing event at position 34 of the anticodon yielding to versions of the tRNA in the mitochondria with anticodon CCA and UCA, permitting UGA decoding. This work have characterized two Leishmania major tryptophanyl-tRNA synthetase, acording western blotting experiments and ?in silico? sequence analisis one of cytoplasmatic localization (LmTrpRS1) and another from mitochondria localization (LmTrpRS2). The mature mRNA transcripts for both genes were defined by 5? and 3? RT-PCR. Both enzymes were cloned into several expressions vectors. LmTrpRs1 was obtained as an insoluble protein and LmTrpRs2 expressed into the soluble fraction in pET28a expression system. LmTrpRS2 protein, however, is unstable precipitating shortly after purification. The enzymatic assay showed that this enzyme is able to recognize both tRNATrp. Molecular modeling for LmTrpRS1 and LmTrpRS2 were constructed using the cytoplasmatic human tryptophanyl tRNA synthetase as a model, to study the interaction between proteins and tRNATrp. Xylella fastidiosa is a xylem-limited, gram-negative bacteria responsible for a large number of economically important plant diseases, such as Pierces disease in grapevines, citrus variegated chlorosis (CVC) in sweet oranges and leaf scorch diseases in other plants, including almond, plum, oleander, mulberry and coffee. In all cases, X. fastidiosa infects the plant xylem and impairs fruit production. Here, we report the crystal structure of xylellain, a cystein protease from X. fastidiosa. The structure was solved by single-wavelength anomalous dispersion (SAD) using seleno-methionine containing xylellain crystals. The final structure of Xylellaína was refined against the best native data set (1.65 Å) showing R/Rfree= 17/21. Xylellain shares fold similar to Papain like Family, but contains some interesting features, like a 38 N-terminal tail covering the active site cleft; one intriguing ribonucleotide found outside the active site and one loop that resemble the ocluding loop from cathepsin B.

As aminoacil tRNA sintetases (AaRSs) são enzimas essenciais na síntese de proteínas assegurando a correta relação entre os aminoácidos e seus tRNA cognatos. O genoma mitocondrial dos tripanossomatídeos perdeu os genes codificantes dos tRNAs, assim os tRNA mitocondriais são codificados no núcleo e importados do citoplasma. O código genético do kinetoplasto desvia do código genético pela utilização do códon de terminação UGA para a decodificação do códon do triptofano. Um único gene codificando o tRNATrp(CCA) observado no genoma de Leismania é responsável pela incorporação do aminoácido triptofano durante a síntese proteíca na mitocôndria. Para decodificar os dois códons do Trp (UGA e UGG) a base na posição 34 do tRNATrp(CCA) passa por um evento de editoração, convertendo o ribunuclotídeo C34 em U34, produzindo o tRNATrp(UCA) capaz de decodificar o códon UGA. Nesse trabalho foram caracterizadas duas triptofanil tRNA sintetases de Leishmania major. De acordo com experimentos de ?western blotting? e análises ?in silico? das seqüências de aminoácidos, uma enzima tem localização citoplasmática (LmTrpRS1) enquanto a outra mitocondrial (LmTrpRS2). Os mRNAs dos dois genes foram definidos por experimentos de 5? e 3? RT-PCR. As duas enzimas foram clonadas em diversos vetores de expressão procariotos e eucariotos. A LmTrpRS1 foi obtida somente na fração insolúvel, já a LmTrpRS2 foi obtida na fração solúvel quando clonada no vetor de expressão pET28a. Esta porém mostrou-se instável precipitando rapidamente após sua purificação. Os ensaios enzimáticos realizados com a mesma mostraram que ela é capaz de reconhecer os tRNAsTrp editado e não editado. Modelagem molecular por homologia com as duas proteínas foi realizada usando a proteína citoplasmática humana como molde, para estudar a interação entre a proteína e o tRNATrp. Xylella fastidiosa é um bactéria gram negativa limitada ao xilema, responsável por um grande número de doenças economicamente importantes, como a doença de Pierces em videiras, Clorose variegata do Citrus (CVC) e a doença da requeima das folhas em outras plantas incluindo, amendoeira, ameixeira, louro, amoreira e café. Em todos os casos a X. fastidiosa afeta o xylema da planta causando redução na produção de frutos. Nesse trabalho nós mostramos a estrutura da Xylellaína, uma cisteíno protease desse patógeno. A estrutura foi resolvida por dispersão anômala a um único comprimento de onda, utilizando cristais de xylellaína selenometionina substituídos. A estrutura da Xylellaína foi refinada até 1,65 Å de resolução, mostrando enovelamento similar às proteínas da família da papaína, porém algumas características interessantes como uma região N-terminal composta por 38 aminoácidos cobrindo o sulco ativo da enzima, um intrigante ribonucleotídeo encontrado fora do sítio ativo da enzima e um ?loop? semelhante ao ?loop? de oclusão presente na catepsina B. / The aminoacyl tRNA synthetases (aaRSs) are essential enzymes in protein synthesis that ensure the correct match between amino acids and their cognate tRNAs. The mitochondrial (kinetoplast) genome of trypanossomatids lacks tRNA genes, and therefore nucleus-encoded tRNAs are imported from the cytoplasm, the kinetoplast genetic code deviates from the universal code in that UGA instead of UGG encodes for tryptophan. A single nucleus-encoded tRNATrp(CCA) is responsible for Trp insertion during organellar protein synthesis. To decode both Trp codons (UGA and UGG), tRNATrp(CCA) undergoes a single C to U editing event at position 34 of the anticodon yielding to versions of the tRNA in the mitochondria with anticodon CCA and UCA, permitting UGA decoding. This work have characterized two Leishmania major tryptophanyl-tRNA synthetase, acording western blotting experiments and ?in silico? sequence analisis one of cytoplasmatic localization (LmTrpRS1) and another from mitochondria localization (LmTrpRS2). The mature mRNA transcripts for both genes were defined by 5? and 3? RT-PCR. Both enzymes were cloned into several expressions vectors. LmTrpRs1 was obtained as an insoluble protein and LmTrpRs2 expressed into the soluble fraction in pET28a expression system. LmTrpRS2 protein, however, is unstable precipitating shortly after purification. The enzymatic assay showed that this enzyme is able to recognize both tRNATrp. Molecular modeling for LmTrpRS1 and LmTrpRS2 were constructed using the cytoplasmatic human tryptophanyl tRNA synthetase as a model, to study the interaction between proteins and tRNATrp. Xylella fastidiosa is a xylem-limited, gram-negative bacteria responsible for a large number of economically important plant diseases, such as Pierces disease in grapevines, citrus variegated chlorosis (CVC) in sweet oranges and leaf scorch diseases in other plants, including almond, plum, oleander, mulberry and coffee. In all cases, X. fastidiosa infects the plant xylem and impairs fruit production. Here, we report the crystal structure of xylellain, a cystein protease from X. fastidiosa. The structure was solved by single-wavelength anomalous dispersion (SAD) using seleno-methionine containing xylellain crystals. The final structure of Xylellaína was refined against the best native data set (1.65 Å) showing R/Rfree= 17/21. Xylellain shares fold similar to Papain like Family, but contains some interesting features, like a 38 N-terminal tail covering the active site cleft; one intriguing ribonucleotide found outside the active site and one loop that resemble the ocluding loop from cathepsin B.