60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

O seqüenciamento do genoma de 12 espécies do gênero Drosophila proporciona a comparação da estrutura e do conteúdo dos genomas e fornece maior precisão e sensibilidade às inferências evolutivas. Os elementos transponíveis (TEs) constituem um componente particularmente dinâmico nos genomas eucarióticos, podendo afetar a evolução do genoma, seja por originarem mutações durante a transposição, por causarem duplicações gênicas e rearranjos cromossômicos em decorrência de recombinações entre cópias localizadas no mesmo ou em cromossomos diferentes, ou ainda, por afetarem a expressão gênica aos se inserirem em regiões promotoras. A presença TEs em locos, ou regiões adjacentes, responsáveis por respostas a estímulos ambientais, e sua rara inserção em locos “housekeeping” e regiões adjacentes, sugere que essas inserções possam estar associadas a repostas adaptativas¹. As Glutationas S-transferases (GSTs) constituem uma importante família de enzimas do metabolismo de xenobióticos e particularmente, duas classes inseto-específicas, Delta e Epsilon, têm sido amplamente relacionadas à resistência a inseticidas. O presente trabalho teve como objetivo realizar um mapeamento in silico, de inserções de TEs nas seqüências codificadoras e flanqueadoras 5’ e 3’ dos genes das classes Delta e Epsilon da família das GSTs, nos genomas de espécies do grupo melanogaster de Drosophila.

METODOLOGIA:

As classes Delta e Epsilon são famílias gênicas constituídas por 10 genes cada em D. melanogaster que se encontram seqüencialmente arranjados formando clusters gênicos. As seqüências dos genes das Classes Delta e Epsilon das GSTs em D. melanogaster foram obtidas no LocusLink do NCBI. Em seguida, por meio de BLASTN, foram feitas comparações entre as seqüências dos genes das famílias gênicas da Classe Delta, e da Epsilon, e os seis genomas do grupo melanogaster (D. melanogaster, D. simulans, D. sechellia, D. erecta, D. yakuba e D. ananassae), procedimento que resultou na localização genômica dos genes que compõem essas classes. A partir da localização genômica desses clusters, a região de maior similaridade, bem como a seqüência até o primeiro gene vizinho, 3’ e 5’, de cada cluster, foram extraídas. As seqüências extraídas foram utilizadas como fonte de dados para avaliação da ocorrência de fragmentos de elementos de transposição nas regiões flanqueadoras 5’ e 3’, bem como dentro de genes das classes Delta e Epsilon. A identificação de elementos de transposição nessas seqüências (gênica, região flanqueadora 5’ e 3’) foi realizada pela ferramenta RepeatMasker versão 3.1.5, com Cross_match, com a biblioteca de TEs de referência do gênero Drosophila oriundas do RepBase. Para eliminar resultados espúrios, somente escores de matches RM >225 foram aceitos.

RESULTADOS:

Os genes das classes Delta e Epsilon de Drosophila formam clusters gênicos seqüencialmente arranjados (exceto em D. ananassae), e variam de 9 a 11 e 10 a 15 genes, respectivamente, nas seis espécies do grupo melanogaster. O tamanho médio dos genes dos dois clusters foi 693pb (desvio padrão: 79,65) e o das regiões intergênicas, muito variável, de 841pb (desvio padrão: 264,25). De 211.576 pb analisados, 4% corresponderam a inserções de TEs, sendo 6% na classe Delta e 1% na Epsilon. Quando muito pequenas (até 200pb), as regiões intergênicas não apresentaram TEs, regiões com 200 a 800pb apresentaram, em média, 11% do total das inserções, enquanto que as regiões com mais de 1.000pb, que corresponderam a apenas 21% do número total de seqüências não-codificantes analisadas, concentraram 57% das inserções dos TEs. Em D. melanogaster já havia sido reportado que as inserções de TEs estão concentradas em seqüências não-codificantes maiores que 500pb². Nas espécies aqui analisadas, o tamanho médio das regiões intergênicas portadoras de TEs, quando tiveram seus TEs excluídos, foi de 1.571pb, enquanto que o das regiões sem inserções foi de 726pb. Esses dados corroboram a proposição de que regiões não codificantes maiores, dentre elas as intergênicas, abrigam maior número de TEs. Dentre as regiões analisadas, destaca-se uma região de 7.001pb em D. yakuba, no cluster da classe Delta, que apresentou 13 inserções aninhadas de TEs, que totalizam 4.584pb, sustentando a hipótese anterior e a de que inserções prévias poderiam aumentar a freqüência de novas inserções³.

CONCLUSÕES:

A inserção de TEs e sua manutenção no genoma está associada a diversos fatores, como o tamanho das seqüências não-codificantes e a pré-existência de outras inserções de TEs. Os resultados obtidos com o genes das GSTs ilustram que seqüências não codificantes maiores propiciam maior número de sítios potenciais de inserções. Nesse caso, por terem maior probabilidade de os genes adjacentes estarem a uma distância maior das inserções, potencialmente, os efeitos deletérios nessas regiões poderiam ser menos drásticos e, conseqüentemente, os TEs estariam sob menor pressão seletiva negativa e seriam mantidos em maior freqüência no genoma do que aqueles mais próximos das seqüências codificantes. Adicionalmente, em cerca 45% das regiões intergênicas com TEs foi encontrada mais de uma inserção. Essas, podem representar regiões neutras para inserções ou sob baixas pressões seletivas, resultando em acumulação de TEs. Os genes GSTs, que se encontram seqüencialmente arranjados e contém regiões intergênicas relativamente curtas, mas de tamanhos variáveis, fornecem um bom modelo para análise de fatores associados à manutenção de inserções de TEs em regiões próximas a genes.

¹Chen, S, Li, X. BMC Evolutionary Biology, 7: 46-59, 2007; ²Fontanillas, P. et al. PLoS Genet 3: e210, 2007; Sanmiguel, P. et al. Science, 274, 765-768, 1996.

Instituição de fomento: CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: Elementos transponíveis, análise in silico, Glutationa S-Transferases

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