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Type: Tese de Doutorado
Title: Evidências de mudanças estruturais proteicas em transições macroevolutivas
Authors: Ricardo Assunção Vialle
First Advisor: Jose Miguel Ortega
First Co-advisor: Roberto Tadeu Raittz
First Referee: Aristoteles Goes Neto
Second Referee: Elio Anthony Cino
Third Referee: Carlos Henrique da Silveira
metadata.dc.contributor.referee4: Cristiane Neri Nobre
metadata.dc.contributor.referee5: Douglas Eduardo Valente Pires
Abstract: Proteínas são polímeros lineares de aminoácidos que apresentam uma enorme variedade de estruturas e funções. Sua versatilidade está relacionada à diversidade e ordenação dos resíduos encontrados em suas cadeias. A cadeia de polímeros (estrutura primária) enovela-se em estruturas secundárias e terciárias podendo formar multímeros, conhecidas como estruturas quaternárias. Dados genômicos e estruturais permitem novas descobertas sobre como proteínas provavelmente evoluíram a partir de um pequeno conjunto inicial de domínios e arranjos de domínios. Alguns genes codificadores de proteínas parecem ter surgido de novo a partir de partes randômicas do DNA, outros parecem existir por bilhões de anos, virtualmente inalterados. Neste trabalho investigamos se existe um viés estrutural relacionado ao período de origem das proteínas. Conhecendo a época de origem das proteínas, determinada através da técnica de filoestratigrafia, analisamos dados de estrutura secundária, obtida tanto a partir de dados experimentais, como a partir de predições. Notamos que proteínas mais recentes apresentam menor conteúdo de estrutura secundária e maior diversidade no teor de alfa-hélice e fitas beta. Diferenças no uso de aminoácidos em regiões de domínios e extradomínios podem explicar as mudanças observadas. Notamos também, que as mudanças mais acentuadas ocorrem em proteínas com origem a partir de Opisthokonta. Funções relacionadas à ligação ao DNA e a fatores de transcrição são enriquecidas tanto em proteínas originadas neste clado, como em proteínas com baixa composição de estrutura secundária. Além disso, investigamos como o viés observado pode ser estendido para auxiliar a compreensão de processos de origem de novas proteínas. Realizando predições de ORFs deduzidas de regiões provavelmente não codificadoras, observamos que possíveis cadeias podem ser obtidas com conteúdo de estrutura encontrado em proteínas naturais, dando suporte à hipótese de origem de novo de genes, no que se refere a esse requerimento estrutural.
Abstract: Proteins are linear polymers of amino acids involved in a huge range of different structures and functions within the cell. Its versatility is related to the diversity and ordering of residues found in its side chains. The polymer chain (primary structure) folds into secondary and tertiary structures, and may form multimers, known as quaternary structures. Genomic and structural data allow new discoveries about how proteins probably evolved from a small initial set of domains and domain arrangements. Some protein-coding genes appear to have arisen from random parts of DNA, others seem to exist for billions of years, virtually unchanged. In this work, we investigate if exists a structural bias related to the period of origin of the proteins. Knowing the time of origin of proteins, determined by phylostratigraphic methods, we analyzed data from secondary structure, obtained both from experimental data and prediction data. We found that more recent proteins have generally fewer structured content and, at same time, shows more diverse structural content of alpha helices and beta strands. Differences in the use of amino acids in domains and inter-domains regions may explain these changes. We noticed that the most significant changes occur in proteins originating from Opisthokonta. Functions of the DNA binding and transcription factors are enriched in proteins originated in this clade and in proteins with lower secondary structure composition. Furthermore, we investigated if the observed bias can be extended to understanding processes of novel proteins origins. Predictions of ORFs derived from noncoding regions showed that the secondary structure composition of these sequences are compatible with those found in natural proteins. Thus, the source of new genes is compatible with the readily achieved by translation of these sequences, given support for de novo hypothesis.
Subject: Bioinformática
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-APTPLH
Issue Date: 17-Feb-2017
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