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http://hdl.handle.net/1843/65272| Type: | Tese |
| Title: | Utilização da genômica comparativa na busca por adaptações de leveduras do gênero Metschnikowia à vida em baixas temperaturas |
| Other Titles: | Comparative genomics on the search for adaptations of Metschnikowia genus yeasts to life at low temperatures |
| Authors: | Heron Oliveira Hilário |
| First Advisor: | Glória Regina Franco |
| First Co-advisor: | Thiago Mafra Batista |
| First Referee: | Aristóteles Góes Neto |
| Second Referee: | Arthur Gruber |
| Third Referee: | João Luís Reis Cunha |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Priscila Grynberg |
| Abstract: | O gênero Metschnikowia compreende espécies de leveduras ascomicetas encontradas nos mais diversos ambientes. Além das espécies florícolas, associadas principalmente a flores efêmeras da família Convolvulacea e seus polinizadores, há também espécies aquáticas, que vivem em associação com algas e eventualmente parasitam microcrustáceos. Entre as várias espécies de Metschnikowia, M. bicuspidata é a mais difundida, sendo encontrada em praticamente todos os oceanos e alguns lagos temperados. M. australis foi por muito tempo considerada apenas uma linhagem de M. bicuspidata, mas atualmente é classificada como uma nova espécie. Apesar de próximas, a taxa de fertilidade em cruzamentos entre as duas espécies é muito baixa e, além disso, M. australis tem sua distribuição confinada aos mares antárticos, região onde M. bicuspidata ainda não foi encontrada. Apesar de tanto M. bicuspidata quanto M. australis serem tolerantes ao congelamento, M. australis apresenta uma melhor capacidade de crescimento em baixas temperaturas, como mostramos nesse estudo. Também investigamos os genomas destas leveduras em busca dos elementos que poderiam estar associados à sobrevivência ao congelamento e a outras características para crescimento em ambientes frios. Para isso, utilizamos genomas públicos de leveduras do gênero Metschnikowia e também sequenciamos e montamos o genoma de M. australis, isolada pelo ProjetoMycoAntar. Os genomas foram submetidos a um pipeline de predição e anotação, e foram realizadas análises comparativas para a elucidação da relação das Metschnikowia marinhas e as demais representantes do gênero. Observa-se que M. australis e M. bicuspidata apresentam mais genes de tRNAs, menor conteúdo de repetições, menos CDSs preditas e menor densidade gênica que as demais leveduras do clado aquático e que a média das Metschnikowia. As análises filogenômicas, realizadas utilizando 1317 sequências de proteínas preditas a partir de genes ortólogos de cópia única compartilhados entre os genomas, confirmaram a proximidade entre M. australis e M. bicuspidata e a separação entre o clado aquático e o florícola. Foi também desenvolvida uma estratégia de rede para a visualização dos conjuntos de genes ortólogos compartilhados entre os genomas, que evidencia expansões parálogas exclusivas do clado aquático, compartilhadas entre M. australis e M. bicuspidata, e alguns conjuntos de parálogos exclusivos de cada um destes genomas, que podem estar associadas à tolerância ao congelamento ou à outras características dos nichos ocupados por estas leveduras. Mais de 70% destas CDSs parálogas e outras CDSs de genes cópia-única não puderam ser anotadas por não possuírem similaridade com sequências conhecidas, podendo se tratar de genes exclusivos desses organismos. Os genes ortólogos também foram utilizados para estimar o tempo de divergência entre M. australis e M. bicuspidata, posicionando a especiação destas dentro da janela de glaciação do continente Antártico. Finalmente, algumas sequências codificadoras (CDSs) exclusivas de M. australis, ou parcialmente compartilhadas com M. bicuspidata foram submetidas a diferentes classificadores de proteínas anticongelantes para a seleção dos melhores candidatos para futuros ensaios funcionais relacionados à resistência ao frio. A expressão em baixas temperaturas desses genes candidatos a anticongelantes foi analisada por RT-PCR. Verificamos que a maioria dessas CDSs é expressa em M. australis na temperatura de 12˚C, mas não em M. bicuspidata. Análises funcionais futuras deverão comprovar o envolvimento desses genes com a capacidade de tolerância ao frio. |
| Abstract: | The Metschnikowia genus comprises ascomycetous yeasts from diverse environments. Besides the flower-associated species there are also aquatic species, macroalgae associated and micro crustaceans’ parasites. M. bicuspidata, the most widespread, is found on almost every ocean and many temperate lakes. Despite being freeze tolerant, M. bicuspidata is not present in the Antarctic Ocean. M. australis, a closely related species, occupies its niche on these southern waters. Also freeze tolerant, M. australis performs better at low temperatures, as we show in this study. We have sequenced M. australis genome and investigated it together with M. bicuspidata and other 33 publicly available Metschnikowia genomes searching for freeze tolerance associated elements. All genomes were predicted and annotated using the same pipeline, and 1317 common single copy orthologous genes were used to reconstruct these yeasts phylogeny. We observed that M. australis has a smaller genome, with less predicted coding sequences and repetitive content in comparison to M. bicuspidata. We have also developed a homology-based network approach to visualize and identify orthologous genes shared among genomes, which shows paralogous expansions shared by M. australis and M. bicuspidata genomes and also exclusive to each organism, which may relate to adaptions do cold environments. 247 M. australis exclusive CDSs were analyzed by 3 Antifreeze protein classifiers to select the 16 most prominent candidates for in vivo detection. We found that 15 of those are expressed at 6 and 12˚C. Most have no similarity to any known gene, and future analyses will be done to identify their influence in freeze tolerance. |
| Subject: | Bioinformática Genômica Metschnikowia Regiões Antárticas |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Bioinformatica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/65272 |
| Issue Date: | 25-Mar-2020 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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