As metaloproteases AAA são ubíquas nos Domínios Bacteria e Eukarya, contudo não são encontradas no domínio Archaea. Estas enzimas são proteínas integrais de membrana e estão envolvidas em processos celulares centrais como respiração celular, fotossíntese e biogênese de organelas. A metaloprotease AAA de Escherichia coli denominada FtsH é o membro mais estudado deste grupo de proteínas. A análise da distribuição dos genes que codificam esta enzima em genomas procarióticos revelou que a grande maioria das espécies bacterianas possuem apenas uma isoforma deste gene no genoma. A existência de mais de uma isoforma de FtsH por genoma parece estar limitada a alguns grupos bacterianos. A análise filogenética das metaloproteases AAA bacterianas mostrou a existência de três isoformas distintas resultantes de antigos eventos de duplicação. Estas isoformas possuem grande similaridade em nível de estrutura primária e secundária. A análise filogenética das metaloproteases eucarióticas mostrou que elas podem ser agrupadas em cinco clados. Membros de um mesmo clado foram preditos terem a mesma localização subcellular, plastídeo ou mitocôndria. Os clados plastidiais foram denominados FtsHp1, FtsHp2 e FtsHp3, e os mitocôndriais, FtsHm1 e FtsHm2. A distribuição das metaloproteases AAA nos domínios da vida, bem como sua localização subcelular, sugerem uma origem endossimbiótica para os representantes eucarióticos. De fato, a análise filogenética das metaloproteases AAA eucarióticas e bacterianas mostrou uma relação de ancestrabilidade entre metaloproteases AAA de cianobactérias e plastidiais O mesmo foi observado entre as metaloprateases eucarióticas do grupo FtsHm1 e o ancestral das atuais proteobactérias. Surpreendentemente, esta análise filogenética sugere que as FtsHm2s originaram de um evento de transferência horizontal entre uma bactéria da divisão CFB e a célula eucariota primitiva. A localização subcelular das FtsHp1, FtsHp2 e FtsHm1 de cana-de-açúcar foi estudada para testar hipótese de que o perfil filogenético das metaloproteases AAA de plantas pode ser usado para determinar a sua localização subcelular. Fusões gênicas envolvendo a seqüencia de direcionamento destas proteínas e GFP (Green Fluorescent Protein) foram expressas em céluas do epitélio de cebola e a localização da GFP foi feita em microscópio de fluorescência. A GFP fusionada à seqüencia de direcionamento da FtsHp1 e FTsHP2 foi direcionada para os plastídeos enquanto que GFP fusionada à sequencia de direcionamento da FTsH-m1 foi enviada para as mitocôndrias. Os resultados confirmam a hipótese de que localização subcelular das metaloproteases AAA vegetais pode ser predita com base no seu perfil filogenético.

Metalloproteases AAA are ubiquitous in Bacteria and Eukarya domains, however they are not found in Archaeas. These enzymes are integral proteins involved in essential cellular processes such as oxidative phosphorylation, photosynthesis and organellar biogenesis. The Escherichia coli metalloprotease AAA named FtsH, is the most studied member of this protein. Analysis of the distribution of the AAA metalloprotease encoded genes in bacterial genomes revealed that the majority of the bacterial genomes contains only one copy of the metalloprotease gene. The existence of more than one FtsH isoform per genome seems to be limited to some bacterial groups. Phylogenetic analysis of AAA metalloproteases showed the existence of three distinct isoforms, resulting from old duplication events. These isoforms show high similarity at the primary and secondary structural level. Phylogenetic analysis of eukaryotic AAA metalloproteases showed that they can be clustered into five clades. Members of the same clade were predicted to have the same subcellular localization, plastid or mitochondria. The plastidial clades were named FtsHp1, FtsHp2 e FtsHp3, and the mitochondrial clades FtsHm1 e FtsHm2. The distribution of metalloproteases AAA in the domains of life as well as their predicted subcellular localization, suggested an endosymbiotic origin of the eukaryotic members. In fact, the phylogenetic, analysis including both bacterial and eukaryotic AAA metaloproteases, showed an ancient relationship among cyanobacterial e plastidial-derived AAA metaloproteases. The same observation was shown for the FtsHm1 metaloproteases clade and the ancestor of actual proteobacterias. Surprisingly, this phylogenetic analysis sugest tat the FtsHm2 clade ancestor was originated from a horizontal gene transfer event between the primitive eukaryotic cell and a species from CFB bacterial division. The subcellular localization of sugarcane FtsHp1, FtsHp2 e FtsHm1 were studied to test the hypothesis that the phylogenetic profile of the plant metaloproteases AAA can be used to predict their subcellular localization. Gene fusion involving the targeting sequence of these proteins and CFP (Green Fluorescent Protein) were expressed in onion epidermal cells and the subcellular localization of GFP was monitored with a fluorescent microscope. The GFP fused to the FtsHp1 e FtsHp2 targeting sequences was targeted to plastids while the GFP fused to the FtsH-m1 targeting sequence of was exclusively targeted to mitochondria. These results confirm the hypothesis that the subcellular localization of the plant AAA metaloproteases can be predicted based on their phylogenetic profile.