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Tipo: Dissertação
Título: Evolução do gene da proteína centromérica Cenp-C em espécies de Drosophila do grupo montium
Autor(es): Rafaella Ferreira Soares
primer Tutor: Gustavo Campos e Silva Kuhn
primer Co-tutor: Leonardo Barbosa Koerich
primer miembro del tribunal : Maria Dulcetti Vibranovski
Segundo miembro del tribunal: Francisco Pereira Lobo
Resumen: O centrômero é a região necessária para a segregação cromossômica nos eucariotos. Em animais e plantas, centrômeros funcionais se iniciam pela interação entre DNAs satélites e a proteína Cenp-A, que é uma variante da histona H3 (CenH3) exclusiva da cromatina centromérica. Uma outra proteína centromérica, a Cenp-C, se liga à Cenp-A e ao DNA centromérico (cenDNA), o que fornece a base para o recrutamento das demais proteínas do cinetócoro. Dada a importância funcional dos centrômeros, seria esperada uma alta conservação evolutiva de sua estrutura entre espécies. Porém, tanto o cenDNA como Cenp-A/Cenp-C evoluem rapidamente. De acordo com a hipótese do impulso centromérico, isso ocorre devido aos efeitos deletérios associados a expansões do cenDNA, e de seleção positiva em sítios de Cenp-A e Cenp-C que suprimem estes efeitos. Em espécies do subgênero Drosophila foram encontradas duplicações do gene da Cid (CenH3 de Drosophila) (Cid1/Cid6 e Cid5) e da Cenp-C (Cenp-C1 e Cenp-C2). De acordo com padrões diferenciais de expressão destes genes em diferentes tecidos, foi sugerido que Cid1 interage com Cenp-C1 e Cid5 com a Cenp-C2 para função centromérica. Em espécies do grupo montium (subgrupo Sophophora), foram observadas duplicações de Cid (Cid1, Cid3 e Cid4) e estes parálogos também revelaram expressão diferencial dependendo do tecido. O presente trabalho teve como objetivos principais investigar (i) se existem duplicações de Cenp-C nestas espécies e (ii) testar se existe seleção positiva em Cenp-C. Para isto, utilizamos genomas recentemente sequenciados de 23 espécies do grupo montium. Encontramos três novas cópias do gene da Cenp-C, que denominamos de Cenp-C3, Cenp-C4 e Cenp-C5. Porém, todas as espécies possuem apenas uma cópia de Cenp-C no mesmo genoma, com exceção de D. vulcana, que possui duas (Cenp-C1 e Cenp-C5). Esse resultado indica que apenas uma cópia da Cenp-C deve interagir com os três parálogos da Cid presentes nas espécies do grupo montium. Nossas análises mostraram que as três novas cópias se originaram de duplicações independentes de Cenp-C1, com posterior perda de Cenp-C1 na maioria das espécies. Encontramos assinaturas de seleção positiva em quatro aminoácidos da Cenp-C localizados em regiões inter-motivos da Cenp-C. Embora não saibamos quais as regiões da Cenp-C fazem contato direto com o DNA, é possível que a Cenp-C esteja evoluindo sob seleção positiva para suprimir o impulso centromérico. Em conjunto, nossos resultados ajudam a entender as consequências de duplicações gênicas para a estrutura e evolução dos centrômeros.
Abstract: The centromere is the region necessary for chromosomal segregation in eukaryotes. In animals and plants, functional centromeres are initiated by the interaction between satellite DNAs and the Cenp-A protein, a variant of histone H3 (CenH3) unique to the centromeric chromatin. Another centromeric protein, Cenp-C, binds to Cenp-A and centromeric DNA (cenDNA), providing the basis for the recruitment of other kinetochore proteins. Given the functional importance of centromeres, high evolutionary conservation of their structure among species would be expected. However, both cenDNA and Cenp-A/Cenp-C evolve rapidly. According to the centromere drive hypothesis, this is due to the deleterious effects associated with cenDNA expansions, and positive selection at Cenp-A and Cenp-C sites that suppress these effects. In species of the subgenus Drosophila, duplications of the gene of Cid (CenH3 of Drosophila) (Cid1 or Cid6 and Cid5) and Cenp-C (Cenp-C1 and Cenp-C2) were found. According to differential expression patterns of these genes in different tissues, it was suggested that Cid1 interacts with Cenp-C1 and Cid5 with Cenp-C2 for centromeric function. In the montium group species (subgroup Sophophora), duplications of Cid (Cid1, Cid3, and Cid4) were observed and these paralogs also revealed differential expression depending on the tissue. This work had as main objectives to investigate (i) if there are duplications of Cenp-C in these species and (ii) to test if there is positive selection in Cenp-C. For this, we used recently sequenced genomes from 23 montium group species. We found three new copies of the Cenp-C gene, which we called Cenp-C3, Cenp-C4, and Cenp-C5. However, all species have only one copy of Cenp-C in the same genome, except for D. vulcana, which has two (Cenp-C1 and Cenp-C5). This result indicates that only one copy of Cenp-C should interact with the three Cid paralogs present in the montium group species. Our analyzes showed that the three new copies originated from independent duplications of Cenp-C1, with subsequent loss of Cenp-C1 in most species. We found positive selection signatures in four Cenp-C amino acids located in intermediate regions of Cenp-C. Although we do not know which regions of Cenp-C make direct contact with DNA, Cenp-C may be evolving under positive selection to suppress the centromeric drive. Taken together, our results help to understand the consequences of gene duplications for the structure and evolution of centromeres.
Asunto: Genômica
Centrómero
Drosophila
Duplicação gênica
Proteína centromérica
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
Curso: Programa de Pós-Graduação em Genética
Tipo de acceso: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/50991
Fecha del documento: 28-ene-2022
Término del Embargo: 28-ene-2024
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