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http://hdl.handle.net/1843/70410
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação de processos biológicos enriquecidos em genes variáveis em Tetrapoda e suas linhagens |
Autor(es): | Thieres Tayroni Martins da Silva |
Primeiro Orientador: | Francisco Pereira Lobo |
Primeiro membro da banca : | Francisco Pereira Lobo |
Segundo membro da banca: | Aristóteles Góes Neto |
Terceiro membro da banca: | Alexandre Liparini Campos |
Resumo: | Os tetrápodes compreendem um importante grupo de animais com distribuição global, ocupando diferentes nichos e desempenhando diversos papéis biológicos. Possuem diversas adaptações, como membros modificados que proporcionam formas distintas de locomoção, juntamente com órgãos sensoriais complexos. Embora se espere que a maioria dos genes homólogos seja conservada entre as espécies devido à seleção purificadora, os genes envolvidos nos processos de adaptação estão frequentemente sujeitos à seleção diversificadora, o que favorece mutações que alteram a função do gene. Neste trabalho, utilizamos uma nova abordagem de genômica comparativa para detectar os processos biológicos enriquecidos em genes variáveis, utilizando tetrápodes como estudo de caso, para obter uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos em sua evolução fenotípica. Para tal, baixamos todos os genomas completos de tetrápodes disponíveis no NCBI RefSeq e construímos proteomas não redundantes selecionando a isoforma mais longa de cada gene codificador de proteína. Usamos o BUSCO para avaliar a integridade do proteoma e selecionamos somente aqueles com completude acima de 80%. Prosseguimos usando o OrthoFinder para estabelecer relações de homologia entre as sequências proteicas. Usamos MAFFT para alinhamento múltiplo de sequências, seguido por trimAl para calcular a identidade de alinhamento de cada grupo de homólogos. Avaliamos apenas grupos com pelo menos um gene da espécie modelo Homo sapiens ou Gallus gallus para explorar a anotação de genes individuais e realizar análises de enriquecimento usando WebGestalt. Como esperado, observamos que várias funções housekeeping foram significativamente enriquecidas em genes conservados. Entre os conjuntos significativamente enriquecidos em genes variáveis, podemos observar diversos destes relacionados com processos imunes, percepção sensorial e componentes do citoesqueleto. Concluímos que nossa metodologia foi capaz de encontrar categorias enriquecidas em genes variáveis compatíveis com análises de seleção positiva, como é o caso dos genes imunes, além de genes com possível evolução convergente. Adicionalmente, mecanismos de percepção sensorial parecem ter desempenhado um papel crucial na diversificação dos tetrápodes. |
Abstract: | Tetrapods are an important group of metazoans with a global distribution, occupying different niches and playing various biological roles. They possess various adaptations such as modified limbs that provide distinct forms of locomotion along with complex sensory organs. While most homologous genes are expected to be conserved among species due to purifying selection, genes involved in adaptation processes are often subject to diversifying selection, favoring mutations that alter gene function. In this study, we employed a novel approach in comparative genomics to detect enriched biological processes in variable genes using tetrapod species as a case study, to gain a better understanding of the molecular mechanisms involved in their phenotypic evolution. We downloaded all available complete tetrapod genomes from the NCBI RefSeq and constructed non-redundant proteomes by selecting the longest isoform for each protein-coding gene. We used BUSCO to assess proteome completeness and selected only those with completeness above 80%. We proceeded to use OrthoFinder to establish homology relationships among protein sequences. We utilized MAFFT for multiple sequence alignment, followed by trimAl to calculate alignment identity for each group of homologs. We evaluated only groups containing at least one gene from the model species Homo sapiens or Gallus gallus to explore individual gene annotation and perform enrichment analyses using WebGestalt. As expected, we observed that several housekeeping functions were significantly enriched in conserved genes among the analyzed species. Among the significantly enriched sets of variable genes, we identified various terms and genes related to immune processes, sensory perception, and cytoskeletal components. We conclude that our methodology was capable of identifying enriched categories in variable genes consistent with positive selection analyses, as seen in immune genes, as well as genes potentially undergoing convergent evolution. Additionally, mechanisms of sensory perception appear to have played a crucial role in the diversification of tetrapods. |
Assunto: | Bioinformática Anfíbios Répteis Aves Mamíferos Genômica Filogenia |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Bioinformatica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/70410 |
Data do documento: | 5-Out-2023 |
Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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