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Title: O que Dados Transcriptômicos Revelam sobre a Biodiversidade e Evolução de Loricarioidei (Siluriformes)
Advisor: Parente, Thiago Estevam
Schama, Renata
Authors: Moreira, Daniel Andrade
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: A biodiversidade é uma entidade multidimensional, que se refere a diferentes elementos e níveis de variabilidade da vida na Terra. As tecnologias de sequenciamento de ácidos nucleicos de alto desempenho, aliadas à biologia computacional, têm permitido uma caracterização mais ampla e profunda da biodiversidade e de suas complexas interações entre a integridade dos ecossistemas, o bem-estar humano e a saúde dos outros seres vivos. De toda a diversidade de vertebrados, aproximadamente 50% das espécies são peixes e destas, 50% são espécies de água doce. A região Neotropical possui a maior riqueza de espécies de peixes do mundo e alto grau de endemismo. Entre as famílias endêmicas, destaca-se a família Loricariidae por ser a quinta família mais diversa entre os vertebrados, com mais de 900 espécies válidas. Os métodos genômicos permitiram que várias espécies de peixes saíssem da ignorância genômica, transformando-as em um novo exército de espécies modelo possibilitando uma análise abrangente das bases genéticas da evolução. Essa tese tem como propósito maior usar a biologia computacional para a integração da ciência por descoberta e da ciência orientada por hipóteses na investigação da biodiversidade da subordem Loricarioidei (Siluriformes), com ênfase na família Loricariidae Através do uso do sequenciamento de alto desempenho, geramos e analisamos 40 transcriptomas de 34 espécies, incluindo 31 espécies de loricarídeos. A mineração desses transcriptomas possibilitou novos usos para as sequências provenientes de RNA-Seq, como a montagem de genomas mitocondriais, descrita e discutida no Capítulo Um desta tese. Tal abordagem possibilitou ainda a medida dos níveis de expressão de transcritos mitocondriais, o padrão de pontuação da edição pós-transcricional e a detecção de heteroplasmias. Essa metodologia permitiu montar os genomas mitocondriais descritos nos Capítulos Dois e Três. Aliar essa metodologia a uma perspectiva evolutiva possibilitou testar hipóteses filogenéticas e investigar a evolução estrutural desses genomas, como descrito no Capítulo Quatro. No Capítulo Cinco, ampliamos o objeto de pesquisa dos transcritos mitocondriais para todo o transcriptoma da espécie Pterygoplichthys anisitsi, onde foi encontrada uma grande diversidade de transcritos que codificam enzimas envolvidas na desintoxicação de xenobióticos, o que pode contribuir para a resistência desta espécie a xenobióticos orgânicos. Esta tese é o primeiro trabalho a fazer uso do sequenciamento de ácidos nucléicos de alto desempenho para o estudo de espécies de Loricarioidei, promovendo a ampliação do conhecimento sobre a diversidade genética, taxonômica, filogenética, estrutural, funcional e fenotípica da fauna de peixes neotropicais.
Abstract: Biodiversity is a multidimensional entity, which refers to different elements and levels of variability of life on Earth. Nucleic acids high-throughput sequencing technologies, coupled with computational biology, have enabled a broader and deeper characterization of biodiversity and its complex interactions among ecosystem integrity, human well-being and the health of other living beings. Of all the vertebrate diversity, approximately 50% of the species are fish, 50% of which are freshwater species. The Neotropical region has the greatest richness of fish species in the world and a high degree of endemism. Among the endemic families, the Loricariidae family stands out as the fifth most diverse family among vertebrates, with more than 900 valid species. Genomic methods allowed several fish species to emerge from genomic ignorance, turning them into a new army of species models making possible a comprehensive analysis of the genetic basis of evolution. This thesis has as its main purpose to use computational biology for the integration of discovery science and hypothesis guided science in the investigation of the biodiversity of the suborder Loricarioidei (Siluriformes), with emphasis on the Loricariidae family Using high-throughput sequencing, we generated and analyzed 40 transcriptomes of 34 species, including 31 loricariids species. The mining of these transcriptomes made possible new uses for RNA-Seq sequences, such as the assembly of mitochondrial genomes, described and discussed in Chapter One of this thesis. This approach also enabled the measurement of mitochondrial transcripts expression levels, the punctuation pattern of post-transcriptional editing and detection of heteroplasmies. The developed methodology allowed assembling the mitochondrial genomes described in Chapters Two and Three. Combining this methodology to an evolutionary perspective made it possible to test phylogenetic hypotheses and to investigate the structural evolution of these genomes, as described in Chapter Four. In Chapter Five, we extended the research object of mitochondrial transcripts to the whole transcriptome of the species Pterygoplichthys anisitsi, where a great diversity of transcripts was found that encode enzymes involved in the detoxification of xenobiotics, which may contribute to the resistance of this species to organic xenobiotics. This thesis is the first work to make use of high-throughput nucleic acid sequencing for the study of Loricarioidei species, increasing the knowledge about the genetic, taxonomic, phylogenetic, structural, functional and phenotypic diversity of Neotropical fish fauna.
keywords: Sequenciamento de Nucleotídeos em Larga Escala
Análise de Sequência de RNA
Peixes-Gato
Genoma Mitocondrial
Issue Date: 2018
Citation: MOREIRA, Daniel Andrade. O que Dados Transcriptômicos Revelam sobre a Biodiversidade e Evolução de Loricarioidei (Siluriformes). 2018. 123 f. Tese (Doutorado em Biologia Computacional e Sistemas)-Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2018.
Date of defense: 2018
Place of defense: Rio de Janeiro
Department: Instituto Oswaldo Cruz
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemas
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCS - Teses de Doutorado

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