Use este identificador para citar o ir al link de este elemento: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9QBGWC
Tipo: Tese de Doutorado
Título: Schistosoma mansoni: descoberta de novos genes e estudos de genômica funcional de uma RHO GTPase
Autor(es): Tulio Marcos Santos
primer Tutor: Sergio Danilo Junho Pena
primer Co-tutor: Gloria Regina Franco
primer miembro del tribunal : Alfredo Miranda de Goes
Segundo miembro del tribunal: Paulo Marcos Zech Coelho
Tercer miembro del tribunal: Guilherme Correa de Oliveira
Cuarto miembro del tribunal: Richard Charles Garratt
Resumen: Schistosoma mansoni é um trematódeo digenético que causa a esquistossomose, doença parasitária que constitui um importante problema de saúde pública no Brasil e em muitos outros países do mundo. O Projeto Genoma de S. mansoni teve início em 1992 como uma iniciativa brasileira que visa à descoberta de novos genes do parasita para o desenvolvimento de novas drogas e vacinas. No início do programa, centenas de Etiquetas de Sequência Transcritas (ESTs) foram geradas a partir de uma biblioteca de cDNA de vermes adultos. Entretanto, S. mansoni tem um complexo ciclo de vida o que tornou necessário a expansão do programa de descoberta de novos genes para outros estágios de desenvolvimento do parasita. No presente trabalho, oito bibliotecas de diferentes estágios do desenvolvimento do parasita, todas construídas utilizando-se o sistema ZapII, foram excisadas em massa para a obtenção de moldes de cDNA de fita dupla para que fosse possível a geração de grandes números de ESTs a partir de cada uma delas. A qualidade dos transcritos das bibliotecas excisadas foi então avaliada. Ao menos 30 colônias de cada biblioteca foram selecionadas para avaliação do tamanho médio dos insertos por PCR. A maior parte deles tinha um tamanho médio maior do que 500 pb. Na maior parte das bibliotecas menos 20% dos clones eram de sequências não informativas e mais de 50% deles eram de novos genes. Quando se considera apenas os genes presentes em mais de uma biblioteca, um total de 466 genes únicos foi obtido, o que corresponde a 427 genes novos de S. mansoni. Dos genes únicos, 20,2% foram identificados com base na sua homologia com genes de outros organismos, 8,3% eram genes já conhecidos do parasita e 71,5% do total era de genes desconhecidos. Após estas avaliações iniciais, nossos esforços foram direcionados para a cercária, a forma larvária do parasita que infecta o homem e outros vertebrados. Duas bibliotecas de cDNA de cercárias de S. mansoni foram examinadas e sequências parciais foram obtidas de 957 clones selecionados ao acaso. Baseado em buscas por homologia, 551 (57,6%) das ESTs geradas não tinham homólogos nas bases de dados públicas enquanto que 308 (32,2%) foram identificadas totalizando 859 ESTs. As 98 restantes (10,2%) eram ESTs não informativas (RNA ribossomal e sequências mitocondriais não codificantes). Através de análises de clusters, fomos capazes de identificar 453 genes diferentes. Cento e dezenove genes identificados foram agrupados em 11 categorias funcionais onde genes associados com o metabolismo de energia foram os mais abundantes (13%) e diversos. A diversidade e a abundância de genes associados com a maquinaria de transcrição e tradução e com funções regulatórias e de sinalização celular também foram marcantes. Um transcrito de paramiosina foi identificado indicando que este gene não é expresso exclusivamente em vermes adultos e esporocistos (como tem sido sugerido na literatura). Dentre os novos genes de S. mansoni descobertos, identificamos um gene que codifica uma Rho-type GTP-binding protein o qual foi sequenciado inteiramente neste trabalho. A sua janela aberta de leitura é de 579 pb e codifica um polipeptídeo de 193 aminoácidos cujo peso molecular estimado é de 21,8 kDa. A sequência de aminoácidos deduzida apresenta alta homologia com Rho GTPases de várias espécies e possui todos os domínios conservados característicos de Rho GTPases. A superexpressão do gene de Rho GTPase de S. mansoni (SMRHO) complementa uma cepa mutante da levedura Saccharomyces cerevisiae que teve seu gene rho1 selvagem eliminado artificialmente por nocaute gênico. A complementação ocorre mesmo em condições de alta temperatura e de concentração de Ca2+ que são restritivas para o crescimento da levedura. Entretanto, algumas alterações fenotípicas, tais como parada do ciclo celular, aumento do tamanho da célula e brotamento ao acaso, foram observadas indicando que a Rho GTPase de S. mansoni não é capaz de complementar perfeitamente todas as funções executadas pela RHO1 GTPase selvagem de S. cerevisiae. Os resultados de complementação junto com alinhamentos de sequências tornaram evidente que uma maior conservação de resíduos de aminoácidos específicos na região da hélice á3 e loop 7 da Rho GTPase de S. mansoni podem explicar a complementação observada mesmo nas condições de alta temperatura e de concentração de Ca2+. Os resultados obtidos durante este trabalho demonstraram que ESTs constituem uma abordagem versátil e eficiente para a descoberta de novos genes de S. mansoni nos seus diferentes estágios do ciclo de vida e que a levedura S. cerevisiae pode ser uma ferramenta poderosa em investigações sobre as funções dos genes deste complexo parasita.
Abstract: Schistosoma mansoni is a digenetic trematode that causes schistosomiasis, a parasitic disease that constitutes an important public health problem in Brazil and in many other countries throughout the world. The S. mansoni genome project was started in 1992 as a Brazilian initiative to discover new genes of this parasite for new drugs and vaccine development. At the debut of the program, hundreds of Expressed Sequence Tags (EST) were generated from an adult worm cDNA library. However, S. mansoni has a complex life cycle, which made necessary to expand the gene discovery program to other developmental stages of the parasite. In the present work, eight libraries from distinct developmental stages, all constructed using the ZapII system, were excised "en masse" to obtain double strand cDNA templates and generate large numbers of ESTs from each one of them. The quality of the transcripts from the excised libraries was then evaluated. At least 30 colonies from each library were selected to evaluate the average size of the inserts by PCR. Most of them had an average insert size greater than 500 bp. Most of them were shown to have less than 20% useless clones and more than 50% new genes. When considering only genes presents in more than one library, a total of 466 unique genes were obtained, corresponding to 427 new S. mansoni genes. From the total of unique genes, 20.2% were identified based on homology with genes from other organisms, 8.3% matched S. mansoni characterized genes and 71.5% represent unknown genes. After these initial evaluations, our efforts were directed to cercaria, the parasite larval form which infects humans and other vertebrates. Two S. mansoni cercarial cDNA libraries were examined and partial sequences obtained from 957 randomly selected clones. Based on homology searches, 551 (57.6%) ESTs generated had no homologs in the public databases while 308 (32.2%) were putatively identified, totaling 859 informative ESTs. The remaining 98 (10.2%) were uninformative ESTs (ribosomal RNA and non-coding mitochondrial sequences). By clustering analysis we were able to identify 453 different genes. One hundred and nineteen identified genes were sorted into 11 functional categories where genes associated with energy metabolism were the most abundant (13%) and diverse. The diversity and abundance of genes associated with the transcription-translation machinery and with regulatory-signaling functions were also noticeable. A paramyosin transcript was identified, indicating that this gene is not exclusively expressed in adult worms and sporocysts (as had been suggested previously). Among the new genes discovered, we identified a S. mansoni Rho-type GTP-binding gene, which was entirely sequenced in this work. The gene open reading frame was 579 bp long and encoded a putative 193 amino acid polypeptide with an estimated molecular weight of 21.8 kDa. The deduced amino acid sequence was highly homologous to the Rho GTPases of several species and contained all Rho-type GTPase conserved domains. S. mansoni Rho GTPase gene (SMRHO) overexpression complements a Sacharomyces cerevisiae rho1 null mutant strain. The complementation is seen even in high temperature and Ca2+ concentration conditions which are restrictive for the yeast growing. However, some phenotypical alterations, such as cell cycle arrest, cell enlargement, and random budding, were also observed indicating that S. mansoni Rho GTPase could not complement suitably all functions performed by the wild type RHO1 GTPase of S. cerevisiae. The complementation results of a knockout S. cerevisiae strain with SMRHO gene along with sequence alignments made evident that a higher conservation of specific amino acid residues at á3-helix loop7 region of the S. mansoni Rho GTPase protein may explain the complementation seen even in high temperature and Ca2+ concentration conditions. Our results demonstrate that ESTs are a very versatile and efficient approach for gene discovery in the different developmental stages of the S. mansoni life cycle and that S. cerevisiae may be a powerful alternative for gene function investigations in this complex parasite.
Asunto: Bioquímica e imunologia
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9QBGWC
Fecha del documento: 27-sep-2000
Aparece en las colecciones:Teses de Doutorado

archivos asociados a este elemento:
archivo Descripción TamañoFormato 
doutorado_339_tulio_santos_set2000.pdf2.88 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Los elementos en el repositorio están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, salvo cuando es indicado lo contrario.