Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2016-04-08T17:15:28Z No. of bitstreams: 1 Tese_BCM_LuisEduardoMartínezVillegas.pdf: 5786792 bytes, checksum: 41da46eaa9b4630d4ce0ce9181831739 (MD5) / Approved for entry into archive by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2016-04-08T17:21:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_BCM_LuisEduardoMartínezVillegas.pdf: 5786792 bytes, checksum: 41da46eaa9b4630d4ce0ce9181831739 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T17:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_BCM_LuisEduardoMartínezVillegas.pdf: 5786792 bytes, checksum: 41da46eaa9b4630d4ce0ce9181831739 (MD5) Previous issue date: 2015 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil / A malária humana é uma doença provocada por parasitas do gênero Plasmodium, os quais na natureza requerem de um mosquito anofelíno para completar o seu ciclo de vida e serem transmitidos a um hospedeiro humano. Nas Américas, o Brasil tem a maior incidência de malária, sendo responsável por 41% dos casos. Com o aparecimento do sequenciamento de nova geração e das ferramentas bioinformática relacionados, grandes avanços foram alcançados em relação à montagem de genomas e transcriptomas de anofelinos, assim como na exploração de estratégias de paratransgenesis para interromper a transmissão da malária. No entanto, os vetores neotropicais da malária encontram-se longe dos vetores da África e Ásia no que refere a estes conhecimentos. Este estudo é parte de um esforço contínuo para montar o genoma do Anopheles aquasalis, um vetor neotropical da malária humana, que atualmente posiciona-se como um excelente modelo de transmissão da malária no Brasil. Em paralelo ao sequenciamento do genoma, e para maximizar os dados gerados, optamos por focar em duas tarefas pontuais e viáveis: explorar a diversidade e composição do consórcio bacteriano associado ao anofelino; assim como montar e caracterizar o genoma mitocondrial desta espécie. O sequenciamento metagenômico shotgun ̈e o programa MG-RAST foram utilizados para fazer um ̈screening ̈ das bactérias associadas à pupas de A .aquasalis criadas em laboratório. O consórcio bacteriano predito é composto por 74 gêneros contendo bactérias marinhas e bioluminescentes. No nível taxonômico de família bacteriana, identificamos 14 OTUs compartilhadas entre anofelinos americanos e africanos. Além disso, foram comparadas cinco comunidades bacterianas associadas a duas espécies de anofelinos: A. aquasalis e Anopheles gambiae. Foi identificada uma associação significativa (NPMANOVA p <0,05) entre a composição da comunidade bacteriana e o ambiente aquático laboratório ou condições semi-naturais) nas quais cada hospedeiro anofelino foi criado. Atualmente, o entendimento da filogenia do gênero Anopheles é limitado e as informações sobre o tempo de divergência de dentro da linhagem de mosquitos é escassa. Apresentamos a sequencia de 15,393 pb correspondente ao genoma mitocondrial de A. aquasalis. Quando comparado com outros mitogenomas anofelinos relevantes, observou-se alta similaridade na composição dos genomas assim como características estruturais conservadas. Através de análises Bayesianas, reconstruímos as relações filogenéticas e estimamos a data de divergência entre 22 anofelinos e outras espécies de dípteros. Descobrimos que o mais recente ancestral entre as subfamílias Nyssorhynchus e Anopheles + Cellia existiu ~ 83 milhões anos atrás (MYA). Estimou-se que A. aquasalis divergiu do complexo do Anopheles albitarisis faz ~ 28 MYA, e faz ~ 38 MYA do Anopheles darlingi. A distribuição estreita e o peculiar nicho ecológico do A. aquasalis, além de considerar a sua adaptação a ambientes larvários com água salobra fizeram nos perguntar se a sua história evolutiva deixou uma marca na arquitetura do seu genoma, assim como sobre a estrutura da comunidade bacteria na associada a este anofelino. / Human malaria is a malady caused by Plasmodium parasites, which in nature, require an anopheline mosquito to complete their life cycle and be transmitted to a human host. In the Americas, Brazil has the largest incidence of malaria, accounting for 41% of the cases. With the advent of Next Generati on Sequencing and related bioinformatics’ tools, great leaps forward were attained regarding the assembly of anopheline genomes, transcriptomes; in addition to the exploration of paratransgenesis as means to interrupt malaria transmission. Nonetheless, Neotropical malaria vectors still lag behind those from Africa and Asia on such matters. This study is part of an ongoing effort to assemble the genome of Anopheles aquasalis , a Neotropical human malaria vector currently positioned as a key malaria transmission model in Brazil. In parallel to the genome sequencing study, and to maximize the NGS sequencing data generated, we opted to focus in two punctual a nd feasible tasks: exploring the diversity and composition of this anopheline’s associated b acterial consortium; plus, assemblying and characterizing, the mitochondrial genome of this species. Shotgun metagenomic sequencing and the MG-R AST suite were used to survey the bacteria associated to laboratory reared A. aquasalis pupae. The predicted bacterial consortium is composed of 74 genera and contai ns marine and biolumines cent bacteria. At the bacterial family rank, we identified 14 OTUs shared between African and American anophelines. In addition, we compared five Anopheles associated bacterial communities from two species: A. aquasalis and Anopheles gambiae . We found a significant association (NPMANOVA p < 0.05) between the bacteria l community composition and the aquatic environment (laboratory or semi-natural conditions) in which each Anopheles host was reared. The current understanding of the Anopheles phylogeny is limited and information regarding the time of deep lineage divergences w ithin mosquitoes is scarce. Here we also present the assembled 15,393 bp mitochondrial genome of A. aquasalis . When compared with other relevant anopheline mitogenomes, high com position similarity and conserved features were observed. Through Bayesian analyses, we reconstructed the phylogenetic relationships and estimated the date of divergence between 22 anopheline and other dipteran species. We found that the most r ecent ancestor between Nyssorhynchus and Anopheles + Cellia subfamilies was extant ~83 million y ears ago. It was estimated that A. aquasalis diverged from the Anopheles albitarisis complex ~28 MYA and ~38 MYA from Anopheles darlingi . The narrow distribution and peculiar niche of A. aquasalis , plus considering its adaptation to brackish-water larval environments makes us wonder if its evolutionary history left a mark upon its genome architecture, and also on the bacterial community structure associated to it.

Made available in DSpace on 2011-05-04T12:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009 / Até hoje não existem mecanismos eficientes de controle da malaria, uma das doenças infecciosas mais importantes do mundo. Nas últimas décadas, a transformação genética dos mosquitos transmissores tem sido proposta como uma alternativa para o controle de esta doença. Para isso, além do desenvolvimento de técnicas para a introdução de DNA em células germinais dos mosquitos e da identificação de genes capazes de bloquear ou reduzir a transmissão de parasitas aos humanos, é necessário o desenvolvimento de métodos eficientes para a introdução e fixação de genes refratários à malaria nas populações naturais de mosquitos. O uso de elementos de transposição tem sido sugerido para tais fins pelas características biológicas de invasão e propagação em genomas eucariotas que presentão estes elementos. Na presente tese, analisaram-se os elementos de transposição presentes no genoma do mosquito Anopheles gambiae, um dos principais vetores da malaria no mundo. Os resultados apresentados se encontram divididos em três partes, primeiramente a descrição de AnoTExcel, uma base de dados com informação detalhada dos elementos de transposição presentes neste genoma. Por outra, a partir desta base, foram identificados e caracterizados elementos novos, não detectados previamente em nenhum genoma. Por último, foram analisados elementos representativos pertencentes às diferentes classes de elementos de transposição desde uma perspectiva evolutiva e foi proposta uma análise de redes (Network analysis) para inferir as inter-relações entre elementos de transposição pertencentes à mesma família. / Up today, there are no efficient mechanisms for the control of Malaria, one of the most important diseases in the world. In the last decades, the genetic transformation of the malaria vectors have been proposed as an alternative. For achieving so, besides the development of techniques for the introduction of foreign DNA into the mosquitoes germinal cells and the identification of genes able to block or reduced the parasites transmission to human, the development of efficient methods for the introduction and fixation of the refractory genes into the mosquitoes natural populations is needed. In this regard, the use of transposable elements has been suggested as a driver system due to their biological characteristics of eukaryotic genomes invasion and propagations. In this thesis the analysis of the transposable elements in the genome of Anopheles gambiae, one of the most important vectors of malaria, has been proposed. The results are divided in three parts, first of all a description of AnoTExcel, a database with detailed information of the transposable elements present in the mosquito genome. The characterization of Novel elements that have not been described before is also described. Last, an evolutionary analysis of representative elements from different classes and families of elements has been performed. Finally, we have also proposed a network analysis for inferring the relationships between elements within the same family.