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Type: Tese de Doutorado
Title: Análise da diversidade, clusterização e estudo de mecanismos evolutivos geradores de diversidade nas grandes famílias gênicas de Trypanosoma cruzi
Authors: Leandro Martins de Freitas
First Advisor: Daniella Castanheira Bartholomeu
Abstract: Com a publicação dos resultados do projeto genoma de Trypanosoma cruzi, abordagens que visam contribuir para um melhor entendimento da diversidade dos genes codificadores das grandes família de proteínas de superfície do parasito podem ser aplicadas em escala genômica. Uma das famílias multigênicas de T. cruzi mais bem estudadas é a trans-sialidase/sialidase-like (TcS). Apesar de quatro grupos desta família já terem sido identificados em trabalhos anteriores e qpenas um deles albergar trans-sialidases ativas, todos os membros da família estão anotados em banco de dados com trans-sialidase. neste trabalho, usando metodologias de clusterização de sequências, os 508 membros completos da família Tcs foram divididos em oito grupos bem distintos, TcS I a VIII. Os oito grupos foram caracterizados baseado na presença de motivos típicos da família, localização cromossômica, expressão gênica e antigenicidade. Interessantemente, membros dos diferentes grupos apresentam um padrão distinto de localização cromossômica. Membros de Tcs II, que albergam proteínas envolvidas em adesão e invasão celular, são preferencialmente localizados nas regiões subteloméricas, enquanto que os membros do novo e maior grupo da família (TcS V) apresentam localização cromossômica interna. Resultados de expressão, usando RT-PCR em tempo real, mostram que os genes TcS em geral são mais expressos nas formas encontradas no hospedeiro vertebrado e existe variação de expressão entre os membros até mesmo dentro dos grupos. Novos epitopos de célula B foram identificados na família TcS em membros de grupos previamente descritos bem como em membros de novos grupos. Alguns dos peptídeos reativos foram encontrados em vários membros da família. A reatividade cruzada entre vários epitopos TcS e variabilidade de sequência da família pode contribuir na estratégia do parasito de escapar do ataque do sistema imune através da exposição simultânea de epitopos de célula B relacionados gerando respostas imunes espúrias e não neutralizantes. Em uma segunda parte deste trabalho, nós realizamos análises comparativas de diversidade das famílias gênicas que codificam proteínas de superfície de T. cruzi. Estas famílias apresentam diversidade altamente heterogênea, variando de níveis de baixa (DGF- 1 e SAP), intermediária (RHS e mucin - like) e alta (TcMUC, TcS, GP63, MASP) diversidade. Gráficos do tipo MDS (Multidimensional scaling) foram gerados para representar a diversidade de cada família e o método K-means, para definir os grupos intr-família. MASP e TcMUC apresentam um padrão similar de diversidade das regiões codificadora e 3' flaqueadora. As sequências codificadoras de ambas famílias apresentam um padrão contínuo de diversidade enquanto a região 3' flanqueadora de cada família é altamente conservada. Especulamos que eventos de recombinação entre membros de cada família possa contribuir para este padrão de diversidade, em um mecanismo similar ao previamente descrito para os genes MSP2 de Anaplasma marginale. De fato, nós identificamos fragmentos compartilhados entre membros da família MASP que pertencem a grupos K-means distintos. Nós também identificamos fragmentos compartilhados entre diferentes famílias gênicas de T. cruzi. a maioria destes fragmentos se localizam na extremidade 3' dos genes, sugerindo novamente que estas regiões possam estar envolvidas nestes possíveis mecanismos de recombinação.
Abstract: With the publication of the results of the genome project Trypanosoma cruzi, approaches aimed at contributing to a better understanding of the diversity of genes encoding the large family of parasite surface proteins can be applied to genomic scale. One of multigene families of T. cruzi best studied is the trans-sialidase / sialidase-like (TCS). Although four groups of this family have already been identified in previous work and qpenas one host active trans-sialidase, all family members are recorded in the database with trans-sialidase. this paper, using clustering methodologies sequences, the 508 full members of Tcs family were divided into eight distinct groups, TcS I to VIII. The eight groups were characterized based on the presence of typical reasons of family, chromosomal location, gene expression and antigenicity. Interestingly, members of different groups have a distinct pattern of chromosomal location. Members Tcs II, which host proteins involved in cell adhesion and invasion, are preferably located in the subtelomeric regions, while the members of the new, larger family group (TcS V) have internal chromosomal location. Results of expression using RT-PCR in real time, show that the CTs genes in general are more expressed in the forms found in the vertebrate host and expression variation exists between members even within the groups. New B cell epitopes have been identified in TcS family members previously described groups as well as of new group members. Some of the reactive peptides are found in many family members. The cross-reactivity between various epitopes TcS and family sequence variability can contribute to the parasite strategy escape the immune system to attack by simultaneous exposure of B cell epitopes related generating spurious and non-neutralizing immune responses. In a second part of this work, we performed comparative analyzes of diversity of gene families encoding T. cruzi surface protein.These families have highly heterogeneous diversity, ranging from low levels (DGF- 1 and SAP), intermediate (RHS and mucin - like) and high (TcMUC, TcS, GP63, MASP) diversity. MDS type graphics (Multidimensional scaling) were generated to represent the diversity of each family and the K-means method to define the intr-family groups. MASP TcMUC and have a similar pattern of diversity in coding regions and 3 'flaqueadora. The coding sequences of both families show a continuous pattern diversity while the 3 'region flanking each family is highly conserved. We speculate that recombination events between members of each family may contribute to this pattern diversity in a mechanism similar to that previously described for the MSP2 gene Anaplasma. In fact, we have identified fragments shared between members of the MASP family who belong to different K-means groups. We also identified fragments shared between different gene families of T. cruzi. most of these fragments are located in the 3 'end of the genes, again suggesting that these regions may be involved in these mechanisms possible recombination
Subject: Tripanossoma cruzi
Genomas
Bioinformática
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A7GF68
Issue Date: 30-Sep-2011
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