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Title: Exploração do genoma de Phytomonas serpens
Advisor: Dávila, Alberto Martin Rivera
Members of the board: Vicente, Ana Carolina Paulo
Steindel, Mário
Albano, Rodolpho Mattos
Authors: Costa, Priscila Monnerat de Oliveira
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: O estudo de tripanosomatídeos de plantas teve início em 1909, quando foram encontradas formas flageladas em látex, sendo depois encontradas em floema, frutas e flores. Desde a refutada tentativa de Donovan de criar o gênero Phytomonas, temos atualmente, várias espécies classificadas dentro do gênero Phytomonas, incluíndo Phytomonas serpens, organismo alvo de nosso estudo. O ciclo de vida de P. serpens compreende planta e inseto. A transmissão é feita do tomate para inseto, do inseto para tomate. O vetor natural é o hemíptero Phthia picta (Hemiptera: Coriidae) que quando se alimenta de tomates infectados, se torna infectado após 10 a 15 dias, apresentando parasitos nas fezes, urina, tubo digestivo e glândulas salivares. Pouco se sabe sobre P. serpens e o conhecimento é ainda mais escasso se levarmos em conta todos os organismos dentro do gênero Phytomonas. O objetivo deste projeto é explorar o genoma de P. serpens gerando e analisando seqüências de seu genoma, aumentando o conhecimento deste organismo e comparando seu genoma com outros organismos. A cepa 9T de P. serpens (CT–IOC-174) foi cultivada a 27oC em meio Schneiders ́insect medium suplementado com 10% de soro fetal bovino. O DNA genômico foi extraído por lise alcalina para a construção da biblioteca genômica. O DNA foi parcialmente digerido com a enzima de restrição Sau3A. Os fragmentos de DNA com tamanhos entre 1-3 kb foram recuperados do gel de agarose e purificados. Os fragmentos de DNA foram clonados no sítio BamHI do vetor de clonagem pUC18. A reação de sequenciamento foi realizada na plataforma de sequenciamento ABI3730 – 48 capilar PDTIS/FIOCRUZ e na plataforma MegaBase na UERJ. Todas as seqüências foram armazenadas em banco de dados “open source” nos servidores Linux no Laboratório de Biologia Molecular de Tripanosomatídeos e Flebotomíneos (DBBM/IOC/FIOCRUZ). Foram seqüenciados 829 clones da biblioteca de DNA genômico obtendo-se um total de 379 seqüências GSS (Genomic Sequence Survey) de alta qualidade. Foram utilizadas para a complementação deste estudo, as seqüências do projeto EST de P. serpens que estavam disponíveis no GenBank. Os 221 clusters GSS e os 697 clusters de EST (Expressed Sequence Tag) foram comparados com o programa de busca de similaridade Blast a diferentes bancos de dados, utilizando como parâmetro evalue 10 -5, gerando 599 clusters com entradas positivas (Hits) e 303 clusters com nenhum hit, representando possíveis genes espécie específicos. Os clusters foram anotados de acordo com sua função quando comparados ao banco de dados Gene Ontology (GO) representando uma análise inédita no genoma de P.serpens. Inferências filogenéticas e de similaridade com o banco “Taxonomy” do NCBI foram realizados, usando inclusive seqüências do genoma ambiental, para verificar se as mesmas pertencem a Kinetoplastida, o que não se comprovou. As inferências filogenéticas realizadas com genes concatenados mostraram que P. serpens é mais próximo de T. cruzi, enquanto que inferências com genes individuais apontaram para L. major. Com base na literatura, inferimos que a análise da árvore de genes concatenados é correta. Foram encontradas com o GLIMMER 20 genes hipotéticos nas seqüências de GSS. Encontramos 22 cluters em GSS que não foram encontrados anteriormente em EST, como por exemplo, Piroglutamil-peptidase I, antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA) e Peptidase_M8.
Abstract: The study of trypanosomatids of plants began in 1909, when flagellate forms were found in latex from Euphorbiaceae, being later found in phloem, fruits/seeds and flowers in a wide variety of plants species. Since the refuted attempt of Donovan to create the genus Phytomonas, a great number of species were classified in the genus Phytomonas, including Phytomonas serpens, the major organism of our study. The described life cycle of P. serpens involves plant (tomato) and insect. The natural vector is the Coreid bug, Phthia picta (Hemiptera: Coriidae), that becomes infected 10 a 15 days after feeding on infected tomatoes, presenting the parasite in excrements, urine, digestive tube and salivary glands. Very little is known about these organisms and even less is known about the genus Phytomonas. The goal of this project is to explore the P. serpens genome by generating and analyzing sequences of its genome aiming to increase the knowledge of this organism and to analyze comparatively with genomes of other organisms. P. serpens infects tomatoes but we still have doubts about its pathogenicity. A strain of P. serpens 9T (CT-IOC-174) was cultured at 27oC in Schneiders ́insect medium supplemented with 10% heat-inactivated fetal bovine serum. The DNA was extracted by alkaline lyses for the construction of a genomic library. Genomic DNA was partially digested with the restriction enzyme Sau3A. DNA fragments with an average size of 1.0-3.0 kb were recovered and purified from agarose gel. DNA inserts were cloned into the BamHI restriction site of pUC18 cloning vector. The sequencing reaction was made at the Sequencing Platform ABI3730 - PDTIS/FIOCRUZ and MegaBase platform at UERJ. All the sequences were stored in an open source database in the Linux server in the Laboratory of Molecular Biology of Trypanosomatids and Phlebotomines (DBBM/IOC/FIOCRUZ). 829 clones of the P. serpens genomic DNA library were sequenced obtaining a total of 379 high quality sequences GSS (Genome Sequence Survey). Sequences from the EST (Expressed Sequence Tag) project of P. serpens available at GenBank were used for the complementation of this study. 221 GSS clusters and 697 EST clusters were compared with different databases with the similarity search program Blast, using evalue 10 -5 as default, obtaining 599 clusters with positive hits and 303 clusters without hit, indicating possible species-specific genes. 357 clusters that were identified when compared with Gene Ontology (GO) had their function classified, representing the first analysis of P. serpens genome using GO. Phylogenetics and similarity studies with Taxonomy database from NCBI were carried out confirming the position of P. serpens in relations to the others trypanosomatids and disclosing similarity with T. cruzi genome. The phylogenetic study included sequences of the enviromental genome, in order to verify if these sequences belong to the Kinetoplastid, what was not proven to be true. Phylogenetic studies using concatenated genes showed that P. serpens is phylogenetically closer to T. cruzi, but studies with individuals genes pointed to L. major. Based on literature, we infer that the analysis of the tree of concatenated genes is correct. 20 hypothetical genes in the GSS sequences were found with the GLIMMER. We found 22 clusters in GSS sequences that were not found in EST before, among others, Pyroglutamil-peptidase I, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and Peptidase_M8.
keywords: Genes
Phytomonas serpens
DeCS: Genoma de Planta/ genética
Tomate/parasitologia
Estágios do Ciclo de Vida
Cimicidae /patogenicidade
Hemípteros
Vetores de Doenças
Biblioteca Gênica
Bases de Dados de Ácidos Nucleicos
Brasil /epidemiologia
Issue Date: 2006
Citation: COSTA, Priscila Monnerat de Oliveira. Exploração do genoma de Phytomonas serpens. 2006. 125 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Parasitária) - Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2006.
Date of defense: 2006-04-17
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-graduação em Biologia Parasitária
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-graduação em Biologia Parasitária
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBP - Dissertações de Mestrado

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