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Title: Filogenômica do metabolismo de carboidratos em protozoa
Advisor: Dávila, Alberto Martín Rivera
Members of the board: Schama, Renata
Levy, Claudia
Brandão, Adeilton
Authors: Oliveira, Joana Afonso Lima de
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: As vias centrais do metabolismo são responsáveis tanto pela geração e armazenamento de energia, quanto pela formação dos precursores metabólicos que servem como ponto de partida para a biossíntese dos elementos fundamentais, que são polimerizados para formar os constituintes celulares essenciais de todas as células vivas, ou seja, todos os três domínios: Archaea, Bacteria e Eukarya. Vários estudos têm sido feitos nos últimos anos no que se refere a genes associados ao metabolismo de carboidratos (MC) em Protozoários. O objetivo principal deste trabalho foi Inferir os relacionamentos filogenéticos e a diversidade molecular dos genes relacionados ao MC nos genomas de Protozoa. Para isso foram submetidos ao programa OrthoMCL os genomas de 22 espécies de protozoários patogênicos, e utilizando 230 grupos ortólogos listados pelo COG/KOG (NCBI) como pertencentes a categoria “g”, metabolismo de carboidratos, foi feita uma análise de similaridade com o programa BLAST com o intuito de encontrar genes ortólogos aos Protozoa, aos eucariotos e aos procariotos. Destes, foram encontrados 10 grupos ortólogos comuns aos 22 Protozoa, 31 grupos ortólogos entre os eucariotos (KOG) e, 46 grupos ortólogos entre os procariotos (COG). Dos dez grupos ortólogos pertencentes ao MC de protozoários (MC-Núcleo-Protozoa), quatro (enolase, glicose-6-fosfato-isomerase, glicosil transferase e piruvato quinase) foram selecionados para se avaliar o grau de filogenia do MC-Núcleo-Protozoa, através de uma abordagem filogenômica utilizando supermatriz e destes, dois (enolase e glicose-6-fosfato-isomerase) foram escolhidos para se fazer amplificação por PCR com outras espécies de Leishmania e Trypanosoma em bancada para que se pudesse avaliar a diversidade filogenética entre o MC-Núcleo-Protozoa, e MC-COG/KOG. As árvores filogenética feitas com mil replicatas e 80% do valor de corte para cada gene individualmente apoiam a presença de um gene ancestral que se diversificou tanto por especiação quanto por duplicação nos organismos, pois é possível ver que existe uma clara separação entre espécies de Kinetoplastida e Apicomplexa além do que em algumas espécies pode-se observar casos de paralogia. A árvore feita a partir da supermatriz corroborou com o alto grau de conservação dos genes entre as espécies, enfatizando que genes do MC são provavelmente os mais conservados entre os três domínios.
Abstract: The central pathways of metabolism are responsible for both the generation and storage of energy as the formation of metabolic precursors. Such precursors act as a starting point for the biosynthesis of the basic elements which form the essential cellular constituents to all living cells, i.e. in all three domains: Archaea, Bacteria and Eukarya. Several studies concerning the genes associated to carbohydrates metabolism (CM) in Protozoa have been made in the late years. The main objective of this work was to infer the phylogenetic relationships and the molecular diversity of genes related to CM in the Protozoa genomes. For such, it was submitted to OrthoMCL program the genomes of 22 pathogenic protozoan species and, making use of 230 orthologous groups listed by COG/KOG (NCBI) as belonging to the carbohydrate metabolism, it was made a similarity analysis using the BLAST program, intending to find orthologous genes to Protozoa, eukaryotes and prokaryotes. The similarity analysis result presented 10 orthologous groups in common with the 22 Protozoa, 31 orthologous groups among the eukaryotes (KOG) and 46 orthologous groups amidst the procaryotes (COG). From the 10 orthologous groups mentioned above, 4 were selected (enolase, glucose-6-phosphato-isomerase, glycosyl transferase e pyruvate kinase) to evaluate the phylogeny degree of the Core-Protozoa, through a phylogenomic approach using super matrices, and 2 were chosen (enolase e glucose-6-phosphato-isomerase) for amplification by PCR against other Leishmania and Trypanosome species, intending to confirm the phylogeny degree between the Core-Protozoa and COG/KOG. The phylogenetic trees were made with 1000 replicates and a cut-off of 80% for each gene. These trees, individually, support the presence of an ancestor gene which diversified from both speciation and duplication in organisms, because it is possible to observe the existence of a cladistics separation between the Apicomplexa and Kinetoplastida species, besides in some species it is possible to observe paralogy cases. The tree made from de super matrix corroborated with the high conservation degree of the genes among the species, emphasizing that CM genes are, probably, the most preserved among the three domains.
keywords: Filogenômica
Metabolismo de carboidratos
Protozoários
Protozoa
Issue Date: 2013
Publisher: Instituto Oswaldo Cruz
Citation: OLIVEIRA, Joana Afonso Lima de. Filogenômica do metabolismo de carboidratos em protozoa. Rio de Janeiro: Instituto Oswaldo Cruz. 2013. Dissertação (Mestrado em Biologia Computacional e Sistemas ) – Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2013.
Date of defense: 2013
Place of defense: Rio de Janeiro
Department: Vice Direção de Ensino, Informação e Comunicação
Defense institution: Instituto Oswaldo Cruz
Program: Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemas
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCS - Dissertações de Mestrado

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