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Type: TESE
Title: Identificação e caracterização de genes potencialmente transferidos horizontalmente no genoma do fitopatogeno C. perniciosa, causador da doença vassoura de bruxa no cacaueiro
Author: Fonseca, Jose Pedro
Advisor: Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães, 1964-
Abstract: Resumo: Transferência horizontal de genes (HGT) pode ser definida como a transmissão de genes entre diferentes grupos taxonômicos no qual o gene incorporado ao genoma do organismo receptor pode ser mantido ao longo de sucessivas gerações pelo sistema reprodutivo tradicional do receptor. HGT é reconhecida como uma das principais forças atuantes na evolução de genomas de procariotos, que têm significantes percentagens adquiridas por esse processo (1.5% a 14.5%).Em eucariotos, entretanto, o papel de HGT começou apenas recentemente a ser avaliado e geralmente é relacionado com algum cenário evolutivo específico como, por exemplo, a relação hospedeiro-patógeno. Espécies de fungos são consideradas especialmente suscetíveis a HGT por seu modo íntimo de associação com hospedeiros. Em vista disso, no presente projeto foi elaborado um protocolo para identificação de potenciais candidatos a HGT no genoma de Crinipellis perniciosa, o fungo causador da vassoura de bruxa nos cacauais. Primeiramente foi criado um banco de dados contendo todas as seqüências putativas de proteínas (ORFs) de fungos disponíveis no banco de dados do NCBI nr (03/2004). Uma montagem-rascunho de seqüências genômicas ¿shotgun¿ de C. perniciosa, num total de 17.000 contigs, foi então comparada, através de BLASTX, com esse banco de ORFs de fungos. Cerca de 5000 contigs de C. perniciosa que apresentaram similaridade com o banco de ORFs de fungos (e-value < e-5) foram eliminados, sendo considerados como contendo genes verticalmente transferidos. As demais 12.000 seqüências foram então comparadas por blastX contra nr, gerando um total de 357 ¿hits¿ com alta similaridade (e-value < e-5) com seqüências não encontradas dentro das seqüências de fungos até então depositadas.Estes 357 contigs foram então analisados pelo algoritmo BLASTP contra o NCBI-nr e destes 43 apresentaram alta similaridade com proteínas ou domínios conservados de organismos evolutivamente distantes a fungos: 16 apresentaram alta similaridade com plantas, 19 com bactérias e outros 09 com vertebrados/invertebrados. Entre os genes putativos mais interessantes destacam-se o gene ¿Thaumatin¿ (THN) e Transposase; cujas ORFs, à exceção de THN estão completas, não tem introns e apresentam sinais de endereçamento celular. Esses genes foram amplificados a partir do DNA genômico e cDNA da fase necrotrófica de C. perniciosa, confirmando assim sua presença no genoma do fungo, sendo inclusive validados através de sequenciamento. Entre os genes candidatos amplificados, Pollen e DAD não apresentaram uma amplificação consistente e análises através de BLASTN contra banco de dados de EST e do genoma do eucalipto indicaram uma possível contaminação. Um gene identificado neste trabalho cujo produto é biologicamente interessante é o gene ¿thaumatin¿ (THN), da família de genes PR-5 (¿pathogenesis-related¿), descrito como uma proteína antifúngica relacionada à patogênese e à resposta sistêmica a patógenos em plantas.Assim, o presente trabalho gerou uma lista de genes candidatos a terem a sua origem pela transferência horizontal e sua análise poderá permitir a compreensão de processos de interação patógeno hospedeiro

Abstract: Horizontal gene transfer (HGT) can be defined as the mobilization and transmission of DNA across species barriers other than through sexual transmission to the offspring (vertical descent). HGT has long been recognized as a major force affecting the evolution of prokaryotes as significant proportions of such genomes have been subjected to horizontal transfer (1.5% to 14.5%). The role of HGT in eukaryotes is still poorly demonstrated and only recently some individual cases have been reported, normally linked to some evolutive scenario such as host-pathogen interaction. It is said that fungal species are especially susceptible to HGT for their close associations with their hosts. This is especially the case for fungi with saprophytic mode of feeding that could somehow facilitate HGT. This is also the case in pathogens that share an intracellular environment with its host. We investigate here the possible role of HGT in the basidiomycete, saprophytic fungi C. perniciosa and its possible consequences to plant-pathogen interactions in the context of putative acquired HGT genes.Given the large number of sequences to examine and the expectation that only a few were horizontally transferred we created a stepwise approach based on genomic comparisons in order to reduce the number of HGT candidates through elimination of spurious HGT candidates.We first created a fungal database containing all fungal sequences available at NCBI at the time of the analysis and all fungal genomes available through the FTP site (NCBI). This fungal dataset was then compared to a draft assembly of C. perniciosa shotgun genomic sequences using BLASTX with an e-value cutoff higher than E>-5. This served to eliminate all sequences with high similarities to fungal sequences that are not considered as being subjected to HGT. Secondly, we made a second round of genomic comparison, this time against the NCBI-nr, containing all protein coding sequences and putative ORFs, through BLASTX with a cutoff BLAST e-value of e<-5. We managed to reduce our sequences from around 17.000 contigs to around 7.000 in the first round of screening and to only 357 contigs after the second round of genomic screening. Those 357 contigs were then examined for putative homologs using BLASTP against NCBI-nr and we selected 43 candidates of HGT showing high similarity to sequences of distantly related organisms, mainly plants and bacteria. We then moved on to perform Phylogenetic and Parametric analysis on those candidates to see if they confirmed HGT. Out of those 43 candidates we found a strong bias between plants and fungi, with 15 HGT candidates being proposed to have been transferred from plants to fungi. Out of those 15 plant candidates we found 6 transposons with high similarities to plants class 1 transposons, suggesting that transposons indeed might play a role in HGT. Two HGT candidates in our list (Transposase and THN) were successfully amplified through PCR and were sequenced. Further analysis suggested the presence of 6 contaminant sequences in the C. perniciosa genome from Eucalyptus through BLASTN scores against EST and eucalyptus databases including the putative genes for Pollen and DAD
Subject: Transferência Horizontal de Genes (HGT)
Bioinformática
Vassoura-de-bruxa (Fitopatologia)
Filogenia
Comparação genômica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2005
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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