A evolução da complexidade biológica em Eukarya: funções biológicas e domínios de proteínas associados ao número de tipos celulares diferentes

• Autor(a) principal: Dalbert Benjamim da Costa
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/33945
• topic: Eukarya; Complexidade biológica; Genômica comparativa; Número de diferentes tipos de células; Biologia computacional; Domínio de proteínas; Pfam; Gene Ontology; Genética; Eucariotos; Genômica; Biologia computacional; Ontologia genética

Durante o curso da evolução biológica de eucariotos, organismos com diferentes graus de complexidade emergiram. Para fins práticos, o número de tipos celulares distintos tem sido comumente utilizado como um proxy para a complexidade biológica. Também durante o curso da evolução, novas proteínas emergiram em Eukarya como resultado de evolução de novo, duplicações gênicas seguidas por divergência e, em vários casos, embaralhamento de domínios (domain shuffling). Utilizamos uma abordagem estatística e de genômica comparativa para estudar a evolução da complexidade biológica em eucariotos, pesquisando por funções biológicas (representadas como a frequência de domínios de proteínas e de funções gênicas codificadas em uma ampla gama de genomas eucarióticos) associadas ao seu número de tipos celulares diferentes. Para tal, inicialmente selecionamos 41 proteomas não-redundantes eucarióticos de alta qualidade em termos de completude do repertório gênico, estimado pelo software BUSCO, e que possuam informação sobre o número de tipos celulares. Para os proteomas selecionados, realizamos a anotação dos mesmos usando o programa InterProscan, de modo a detectarmos quais são os domínios protéicos (identificados no banco de dados Pfam) e quais funções biológicas (identificados por termos Gene Ontology) codificados nestes genomas. Buscamos dois tipos de associação entre as frequências de domínios/termos GO em cada proteoma não-redundante e o número de diferentes tipos de células para as espécies correspondentes. Uma das associações consiste na correlação de Spearman, sendo o outro tipo de modelo corrigido de modo a levar em consideração a história filogenética das espécies analisadas, de modo a eliminar possíveis dependências dos dados em função da origem evolutiva comum dos organismos em análise. Para ambos computamos valores p, os quais são posteriormente corrigidos em função do cenário de múltiplas hipóteses (BH). Consideramos como positivos os modelos onde obtivemos valores p corrigidos menores que p ≤ 0.05. Encontramos 256 domínios Pfam e 304 funções biológicas que desempenham papéis importantes nos processos de matriz extracelular, interação célula-célula, fatores de transcrição, hormônios, processos regulatórios e fatores-chave para diferenciação celular e processos de desenvolvimento corporal. Em conjunto, nossa abordagem destaca importantes processos biológicos associados ao aumento da complexidade em Eukarya, sugerindo sua importância para o estabelecimento da complexidade biológica existente.