Investigando o mitogenoma de Trichoderma harzianum: evolução, perfil transcricional e mecanismos regulatórios

• Autor(a) principal: Paula Luize Camargos Fonseca
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/41483
• topic: Mitogenômica comparativa; Evolução; Hypocreales; Regulação; RNA de interferência; Transcrição; dsRNA; Microbiologia; Trichoderma; Hypocreales; Regulação; Interferência de RNA

A mitocôndria é uma organela citoplasmática encontrada na maioria dos organismos eucariotos e é responsável pela respiração e homeostase celular. O genoma mitocondrial (mitogenoma) vem sendo objeto de estudos em genética comparativa e evolução, uma vez que apresenta genes conservados entre todas as espécies, bem como variações em regiões intrônicas e repetitivas. A ordem Hypocreales é composta por espécies de fungos que desempenham diversas funções ecológicas, como sapróbios, patógenos e mutualistas. Uma das espécies de destaque é Trichoderma harzianum, que vem sendo muito empregado no controle biológico de outros fungos e nematódeos. O primeiro capítulo deste trabalho teve como objetivo investigar a variabilidade e evolução de 35 mitogenomas da ordem Hypocreales. Variações na estrutura e tamanho dos mitogenomas foram correlacionadas à presença de regiões não-codificantes. Análises evolutivas estimaram que mitogenomas que evoluem em uma taxa maior, apresentam uma região não-codificante maior. Adicionalmente, algumas sequências de íntrons são conservadas entre as espécies, sugerindo processos de transferência horizontal. Apesar da variação no tamanho e conteúdo não-codificante, os mitogenomas avaliados apresentam um grupo de genes conservados, sendo o gene ribossomal rns um dos únicos contendo apenas um exon. A conservação gênica, o número de cópias por célula e a sua presença na maioria dos organismos eucariotos, tornam os mitogenomas promissores marcadores moleculares para a classificação taxonômica de espécies. No capítulo dois, avaliamos o potencial do gene rns para a identificação de fungos da ordem Hypocreales. O potencial do rns como marcador molecular foi comparada às de outros genes comumente empregados na identificação de fungos, incluindo o gênero Trichoderma, o qual possui inúmeras espécies crípticas, por isso sendo utilizado como estudo de caso. Os resultados encontrados sugerem que o gene rns, é capaz de separar todas as espécies da ordem Hypocreales testadas, e é suficiente para a identificação correta dos isolados de Trichoderma. Entretanto, a combinação dos genes rns e calmodulina se mostrou uma alternativa eficiente para a identificação de espécies do gênero. Mitocôndrias, apesar de possuírem o seu próprio genoma, necessitam de genes codificados no núcleo para o seu funcionamento. Grande parte do conhecimento sobre os genes envolvidos na regulação de mitogenomas é restrito a organismos modelo, como Homo sapiens, Neurospora crassa ou Saccharomyces cerevisiae. No entanto, alguns estudos já demonstraram em N. crassa a ausência de genes identificados em H. sapiens e S. cerevisiae que são fundamentais para o controle do genoma. Desta forma, com o objetivo de ampliar o conhecimento sobre os mecanismos de controle dos mitogenomas, resultados do sequenciamento, montagem e anotação do genoma nuclear de T. harzianum e investigação da presença de genes com localização na organela mitocondrial são apresentados no capítulo três desta tese. Ao todo, foram identificados 159 genes, dos quais a maioria está envolvida no funcionamento da cadeia fosforilativa. Um número menor de genes está associado a regulação da replicação, transcrição e tradução do mitogenoma, enquanto 39 genes não tiveram sua função definida, sugerindo que os mecanismos de controle do mitogenoma são ainda pouco conhecidos em fungos filamentosos. Por último, no capítulo quatro, o perfil transcricional do mitogenoma de T. harzianum foi avaliado, estimando-se a capacidade do genoma em gerar RNA dupla fita (dsRNA), uma vez que o mtDNA é circular e apresenta características que sugerem existência de transcrição bidirecional. Através de amplificação fita específica foi possível confirmar a presença de dsRNA no gene rns, um dos genes com maior transcrição. Em outros grupos de organismos, como os animais, o dsRNA já havia sido reportado. Contudo, a detecção de dsRNA em mitocôndrias de fungos está sendo descrita pela primeira vez nesta tese. Em mamíferos, existe um complexo responsável pelo controle do dsRNA gerado, uma vez que pode alterar os processos celulares. No genoma nuclear de T. harzianum encontramos apenas um dos genes envolvidos no controle, sugerindo que em fungos filamentosos, ele também poderia ter a mesma função. Neste capítulo também foi possível estimar a geração de pequenos RNAs provenientes do processamento do dsRNA de origem mitocondrial no T. harzianum. Os principais genes envolvidos no funcionamento da via de RNA de interferência foram identificados, sugerindo que a via também possua algum papel no controle pós-transcricional do mitogenoma. Os resultados obtidos nesta tese demonstram que mitogenomas de fungos da ordem Hyporeales estaão sofrendo um processo de modificação estrutural gênica, provavelmente induzido por elementos móveis, e que a regulação pode ser realizada por genes ainda não descritos funcionalmente na mitocôndria.