Identificação de grupos de genes ortólogos em modelos vertebrados e invertebrados: características e análises comparativas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Amorim, Ariane Nicaretta
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227358
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e do Desenvolvimento, Florianópolis, 2021.
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Uma vez no meio ambiente aquático, esses contaminantes são capazes de interagir com os sistemas biológicos de diferentes espécies, através por exemplo, de proteínas ativadoras de transcrição, como as da classe dos receptores nucleares (RN), causando desequilíbrio na homeostase desses indivíduos. Os RN compõem uma classe proteica com estruturas e sequências com elevado grau de conservação, características que os tornam importantes para estudos de cunho evolutivo-comparativo no monitoramento ambiental de um grupo heterogêneo de espécies. Nesse sentido, a identificação de RN que sejam conservados entre diferentes espécies é de grande interesse para biomonitoramento, uma vez que as respostas moleculares frente a contaminantes ambientais podem exibir similaridades, revelando possíveis genes ortólogos como candidatos a biomarcadores. Dessa forma, com objetivo identificar conjuntos de genes ortólogos de RN com potencial para atuar como biomarcadores, foram avaliados dois grupos de espécies. O primeiro incluiu 11 espécies aquáticas (três espécies de cetáceos, três de moluscos, duas de peixes, um de crustáceo, um de equinoide e um de braquiopode), sendo analisados a partir dos conjuntos proteicos completos obtidos no banco de dados Ensembl (Capítulo I). O segundo foi formado por quatro espécies da costa brasileira (dois cetáceos e duas aves), sendo estudado a partir de transcriptomas inéditos montados e analisados qualitativamente nesse trabalho (Capítulo II). Ambos os grupos de espécies foram submetidos a análise de ortologia pelo OrthoFinder, seguida da anotação das proteínas, após triagem dos resultados, os genes da família dos RN foram identificados e classificados. Para um total de 10 espécies distribuídas entre os dois grupos, através desse trabalho, foi elaborada uma classificação preliminar de seus receptores, dados até então indisponíveis na literatura. Em relação a análise de ortologia, para o primeiro grupo foram identificados 34 ortogrupos de RN, desses, nove foram compartilhados por todas as espécies. Para o segundo foram formados 50 ortogrupos, desses, 16 compartilhados entre as quatro espécies estudadas. Para o primeiro grupo de espécies, foram selecionados três ortogrupos para uma análise filogenética, e posteriormente o ortogrupo formado para receptor de estrógeno (ER) foi selecionado para análise estrutural e atracamento molecular com o contaminante emergente 17-aetinilestradiol (EE2), devido a sua relevância para o biomonitoramento. Os resultados indicaram que para sete espécies, das 11 iniciais analisadas, o ER exibiu um potencial de interação com o EE2, de acordo com as métricas de qualidade aplicadas. Levando em consideração as relações evolutivas entre os receptores, para o segundo grupo de espécies, a ortologia estabelecida para os RN compõe um banco de dados de suma importância para o biomonitoramento, de forma que é possível prospectar potenciais biomarcadores para aves e mamíferos marinhos. A partir dos resultados obtidos, foi possível confirmar que a seleção de alvos para o desenvolvimento de biomarcadores moleculares através da ortologia é uma metodologia promissora.Abstract: Due to anthropogenic activity, mainly from industrial, agricultural, and domestic waste, there is a rise in pollutants concentration in aquatic ecosystems. These residues are composed of several potentially toxic chemical compounds ? i.e., emerging contaminants Once in the aquatic environment, these contaminants can interact with biological systems of different species, for instance, by transcription activating proteins, as the nuclear receptor (NR) class, causing an imbalance in the homeostasis of these individuals. The NR is a protein class with structures and sequences with a high degree of conservation, characteristics that make them important for evolutionary-comparative studies in the environmental monitoring of a heterogeneous group of species. In this sense, conserved NR identification among different species is of great interest for biomonitoring since molecular responses to environmental stressors can share similarities, revealing possible ortholog genes as biomarker candidates. Two species groups were investigated to identify NR ortholog genes that could act as biomarkers. The first group included 11 aquatic species (three cetaceans, three mollusks, two fishes, one crustacean, one echinoid, and one brachiopod) being analyzed from the complete protein sets obtained from the Ensembl database (Chapter I). The second one had four Brazilian coast species (two cetaceans and two birds), with data from de novo assembled transcriptomes of these animals (Chapter II). Both groups were submitted to OrthoFinder orthology analysis, followed by protein annotation and NR classification. Of a total of 10 species comprising both groups, a preliminary classification of their NR was proposed for the first time in the scientific literature. Considering orthology analysis for the first group were identified 34 NR orthogroups, of these, nine are shared among all species. For the second group was clustered 50 orthogroups, of which 16 were present in all four species. Three orthogroups from the first species group were selected for phylogenetic analysis, and the one containing estrogen receptor (ER) went through structural analysis and molecular docking with emergent contaminant 17-a-ethinylestradiol (EE2). Results show that for seven species, of the 11 initial analyzed, the ER exhibited a potential of interaction with the EE2, according to the quality metrics applied. Considering the evolutive relationships among receptors, the NR orthogroups of the second group of species constitute an important database for biomonitoring. New potential biomarkers can be prospected from these orthogroups. The findings corroborate that orthology analysis is a powerful tool for developing new molecular biomarkers.Silva, Guilherme de Toledo eMaciel, Guilherme RazzeraUniversidade Federal de Santa CatarinaAmorim, Ariane Nicaretta2021-08-24T15:45:01Z2021-08-24T15:45:01Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis139 p.| il., tabs.application/pdf372857https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227358porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-08-24T15:45:01Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/227358Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-08-24T15:45:01Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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