Padrão de variação intra e intergenérica na estrutura proteica do Citocromo b em oito gêneros de Oryzomyini (Rodentia)
Nome: Eduardo Loyola Muhl
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 17/02/2017
Orientador:
Nome |
Papel |
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| Valéria Fagundes | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| Alexandre Suman de Araujo | Examinador Externo |
| Marcela Ferreira Paes | Suplente Externo |
| Roberta Paresque | Suplente Interno |
| Sarah Maria Vargas | Examinador Interno |
| Valéria Fagundes | Orientador |
Resumo: Background: O gene Citocromo b (Citb) é utilizado para elucidar as relações
filogenéticas entre famílias, gêneros e espécies de eucariotos, destacando-se na identificação de diversas linhagens crípticas do gênero de roedor Oryzomys(Coues, 1890) na década de 2000. Em 2006, Oryzomys havia sido subdividido em onze gêneros, baseado em estudos de morfologia, e as análises do gene Citb (anteriores e posteriores à subdivisão) mostraram-se congruentes com a nova organização. Por esse motivo, esse estudo se tornou clássico em evidenciar a importância do Citb como um marcador gêneroe
espécie-específico em roedores. Diferentes trabalhos demonstram que, ainda que o Citb seja considerado um gene de evolução rápida, é possível observar porções mais variáveis do que outras ao longo da estrutura terciária da proteína. Assim, no presente estudo, nosso objetivo foi a) investigar se as mutações que sustentam a subdivisão dos gêneros e espécies derivadas do antigo gênero Oryzomys alteram as sequências primárias e estruturas tridimensionais da proteína Citb; b) mapear se as mutações ocorrem em regiões específicas do gene, e se podem ser associadas à uma variação intra e/ou intergênerica da proteína Citb; e c) se há zonas quentes de variação do gene para gênero ou espécies. Dessa forma, foram tomadas 75 sequências do gene Citb obtidas disponíveis no GenBank de 24 espécies de oito dos 10 gêneros derivados de Oryzomys: Aegialomys, Cerradomys, Euryoryzomys, Hylaeamys, Nephelomys, Oreoryzomys, Sooretamys e Transandinomys.
Foi realizada uma análise filogenética a fim de identificar as mutações que diferenciavam gêneros (análise intergenérica) e espécies de um mesmo gênero (análise intragenérica), sendo essas mutações mapeadas na cadeia proteica do Citb. A modelagem da proteína do Citb foi realizada pelas metodologias de modelagem por homologia e pela fragmentbased
assembly.
Resultados: As análises filogenéticas recuperaram o monofiletismo de todos os oito gêneros analisados, revelando 58 haplótipos exclusivos, tanto para espécies como gêneros. Embora variável na estrutura primária dos 1143 pb do gene, a estrutura tridimensional da proteína com 380 resíduos mostrou-se conservada, exceto por uma variação estrutural na posição 14, uma região de loop próxima ao N-Terminal da proteína, com 28% das sequências contendo Valina (V14) e 72% Isoleucina (I14), ambos aminoácidos alifáticos e de propriedades semelhantes. A mutação V14 foi observada somente em Euryoryzomys e Hylaeamys. O mapeamento das mutações ao longo da
estrutura do Citb apontou que as mutações corresponderam majoritariamente a mutações sinônimas (MS), tanto para a análise inter quanto para a intragenérica (81 e 88%, respectivamente), distribuídas ao longo de toda a extensão da proteína. Porém, as mutações ocorrem com maior frequência em regiões de α-Hélice, seguidas por mutações em região de loop e Folha-β, tanto nas análises intra como intergenéricas, sendo observado um maior grau de conservação nos primeiros 267 resíduos da proteína. Quanto às mutações não sinônimas (MNS), observa-se que aquelas capazes de diferenciar os
gêneros ocorrem em porções distintas daquelas que diferenciam espécies. Há uma região gênero-específica (intergenérica) nos primeiros 80 aminoácidos, enquanto que uma região espécie-específica (intragenérica) ocorre entre as posições 110 e 123. Além disso, observa-se que tanto para a análise intragenérica quanto para a intergenérica, as MNS ocorreram entre aminoácidos de propriedade semelhantes quanto à classificação, carga,
polaridade e tamanho da cadeia lateral. Ainda, as MNS registradas no presente estudo estão distantes dos principais sítios ativos do Citb, como os sítios Qi e Qo, demonstrando a sensibilidade desses locais à mutação.
Conclusões: Nosso estudo demonstra que, apesar da estrutura terciária do Citb mostrarse altamente conservada, é possível identificar a presença de MNS em porções distintas quando comparadas homologias entre gêneros e entre espécies. A estrutura primária do Citb é mais variável do que a estrutura terciária, sendo a sequência de DNA informativa para as análises filogenéticas. Isso se explica pois a maioria das mutações registradas
correspondem à MS e porque a maioria das MNS ocorrerem entre aminoácidos com propriedades semelhantes de tamanho e carga da cadeia lateral. Além disso, a distribuição das mutações ao longo das estruturas secundárias do Citb segue a proporcionalidade com que essas ocorrem na proteína, sendo observada uma maior quantidade de mutações em regiões de α-Hélice, seguido por mutações em loop e Folha β, tanto para as análises
intergenéricas quanto para as intragnéricas. Ainda, foi possível observar que a ação da seleção natural mantém os principais sítios ativos do Citb inalterados, uma vez que mutações nesses locais corresponderam majoritariamente à MS ou a MNS entre aminoácidos de propriedades semelhantes. Isso explica o maior grau de conservação observado nos primeiros 267 resíduos da proteína, uma vez que essa região abriga os principais sítios ativos do Citb.
