Characterization of the hemoglobin and linker multigenic families encoding for Arenicola marina extracellular hemoglobin in order to develop an human blood substitute
Caractérisation des familles multigéniques des globines et des linkers codant l' hémoglobine extracellulaire de Arenicola marina, dans le cadre de la mise au point d'un substitut sanguin humain
Résumé
Annelids exhibit three different types of globin : intracellular non-circulating globin (or myoglobin), intracellular circulating globin and extracellular globin. Extracellular hexagonal bilayer hemoglobin (HBL-Hb) are composed of globin subunits, which reversibly bind and transport oxygen, and structural chains called Linkers, required for the assembly of the HBL quaternary structure.
Arenicola marina (annelida, polychaeta) HBL-Hb exhibits functional properties which have led the laboratory to consider this protein as a potential human blood substitute. In order to produce this hemoglobin by in vitro synthesis, we have envisaged characterizing the genes belonging to the multigenic families and encoding for the extracellular Hb. We have formally identified five globin genes and one linker gene from Arenicola marina.
Sequencing and analyses regarding the intron positions of Arenicola marina globin gene, as well as others annelids have led us to propose an evolutionary scenario regarding the phylogenetic relationships between the three types of globin in annelids. Discovery of additional intron position in linkers' genes, in addition to analyses of the linkers' primary sequences allowed us to bring new elements in order to refine the molecular evolution of Linkers. We also managed to conduct the preliminary experiments of over-expression of one globin subunit and one liner subunit.
Les annélides possèdent plusieurs types de globines : des globines intracellulaires non circulantes (de type myoglobine), des globines intracellulaires circulantes et des globines extracellulaires. Les hémoglobines extracellulaires en bicouche hexagonale (HBL-Hb) sont composées de sous-unités de globines, qui ont la propriété de lier et de transporter l'oxygène, et des chaînes de strctures appelées Linkers, impliquées entre autre dans le maintien de la structure quaternaire. L'HBL-Hb de l'annélide polychaete Arenicola marina présente des propriétés fonctionnelles qui font de cette protéine un substitut humain potentiel. Pour permettre la production de cette hémoglobine par génie génétique nous avons cherché à caractériser les différents gènes des familles multigénétiques qui codent pour cette hémoglobine extracellulaire. Nous avons identifié cinq gènes de globines et un gène de Linker de Arenicola marina.
Grâce à la détermination et à l'analyse de la position des introns des gènes de globine de Arenicola marina et du séquençage de globines et positions d'introns d'autres annélides, nous avons pu proposer un scénario évolutif montrant les relations phylogénétiques existant entre les trois types de globines au sein des annélides. L'analyse des séquences de Linkers et la découverte d'introns supplémentaires nous ont permis d'apporter de nouveaux éléments permettant d'affiner l'évolution moléculaire des Linkers, protéines spécifiques des annélides. Enfin, nous avons pu entreprendre les premières expériences de surexpression d'un monomère de globine et de linker.