Orientador: Renato Vicentini dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T20:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Canesin_LucasEduardoCosta_M.pdf: 8460459 bytes, checksum: 3fde4864bd253faed92b7dfd9071be3c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Recentemente, a análise de dados de genômica comparativa, buscando elucidar melhor a hipótese nula de modelos evolutivos, i.e. evolução neutra, originou uma nova teoria que eleva o tamanho populacional como principal fator evolutivo. Populações pequenas estão sujeitas a forte influência de deriva genética, o que causa o aumento da entropia do genoma. A complexidade genômica, leia-se conteúdo de sequencias informativas, como genes, é então um subproduto do aumento da entropia e a seleção teria então um papel secundário, sobretudo como moduladora do processo evolutivo. Assumindo este modelo, a emergência e degeneração de transcritos linhagem-específicos estão submetidas primariamente a evolução neutra. A transcrição pervasiva, sobretudo em linhagens germinais, é o agente causal do nascimento de genes e a fixação destes, frente ao reduzido tamanho populacional de eucariotos multicelulares, como as plantas Saccarum officinarum e Sorghum bicolor, ocorre por deriva genética. A inserção de novos genes, que são inicialmente neutros ou levemente deletérios, em redes funcionais ainda é pouco compreendida. A integração se torna gradativamente mais robusta com a evolução individual destes loci. Neste contexto, este estudo buscou identificar genes codificadores e não-codificadores de proteínas de recente emergência em cana-de-açúcar e sorgo a fim de se elucidar a hipótese de que sua arquitetura gênica e integração em redes biológicas apresentam padrões evolutivos comuns. Para isso, realizamos a identificação de lncRNAs de cana a partir de bancos de cDNA, o que permitiu a caracterização da expressão desses transcritos contrastando seis variedades distintas. Em decorrência da disponibilidade do genoma de sorgo, a identificação de genes linhagem-específicos codificadores e não codificadores pode ser resolvida com maior precisão. Pudemos determinar uma correlação entre a sua arquitetura gênica e integração nas redes biológicas e sua idade relativa. Apesar da correlação encontrada, o efeito mais forte observado em transcritos não codificadores revelam outros fatores que devem estar influenciando sua evolução. Levantamos a hipótese de que o evento de tradução possa elevar a eficiência da seleção negativa sobre o transcrito emergente, o que resultaria no turnover mais acentuado de lincRNAs e maior conservação de genes linhagem-específicos / Abstract: Recently, comparative genomics studies, aiming to better elucidate the null hypothesis of models of evolution, i. e. the neutral evolution, originate a new theory that elects the population size as the main factor acting in evolution. Small populations are subject to stronger influence of genetic drift, which raises genomic entropy. Genomic complexity, which means the information content in genome, such as genes, is a byproduct of the high entropy levels and selection would then display a secondary role, mainly as a modulator of the evolutionary process. Assuming this model, the emergence and degeneration of lineage-specific transcripts are primarily subject to neutral evolution. The pervasive transcription, especially in germinal cell lines, is the causal agent of birth of genes and their fixation, in face to the reduced population size of multicellular eukaryotes, as Saccarum officinarum and Sorghum bicolor plant species, is ruled by genetic drift. The integration of new genes, initially neutral or weakly deleterious, in functional networks is still poorly understood. The integration becomes more robust with the individual historical evolutionary path of these loci. In this context, this study aimed identify protein coding and noncoding genes of recent emergence in in sugarcane and sorghum to elucidate the hypothesis that the gene architecture and integration in biological networks display common patterns of evolution. We then identified sugarcane lncRNAs from public cDNA databases that allowed us to characterize the expression of these transcripts in six different contrasting varieties of sugarcane. As sorghum bicolor genome is available, the identification of lineage-specific coding and noncoding could be done to a higher resolution. We could then determine a correlation between gene architecture and network integration with its relative age. Despite the correlation observed, a stronger effect seen in noncoding transcripts reveals other factors that may be influencing their evolution. We propose the hypothesis that the translation event may increase negative selection efficiency over the emerging transcript, what would result in the stronger turnover of lincRNAs and higher conservation levels of coding lineage-specific genes / Mestrado / Bioinformatica / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Los virus de RNA de cadena positiva conforman el grupo más numeroso y diverso de los patógenos virales de las plantas. Se replican mediante un mecanismo en el que la RNA polimerasa RNA dependiente viral, junto con otras proteínas virales y del huésped, sintetizan un intermediario de polaridad complementaria (o negativa), que a la vez sirve de molde para la síntesis del RNA genómico de polaridad positiva. Este mecanismo puede seguir un modelo geométrico o de stamping machine (Sardanyés et al. 2009). Por otro lado, las rutas de silenciamiento de RNA en plantas desempeñan un papel muy importante en la regulación de los procesos de desarrollo, mantenimiento de la estructura cromosómica y mecanismos de defensa contra virus patógenos (Matzke y Matzke, 2004). Los microRNA (miRNAs) son una clase de pequeños RNAs (sRNAs) endógenos que se producen en el núcleo a partir de transcritos precursores (pre-miRNA) en forma de horquilla, por la acción, en plantas, de Dicer 1 (DCL1). Los miRNAs maduros (21 nt) son cargados por RISC y dirigen la degradación de mRNAs endógenos que contienen una secuencia diana complementaria, regulando así su concentración. Para oponerse al silenciamiento de RNA antiviral, en la mayoría de virus de plantas y algunos virus animales han evolucionado proteínas supresoras del silenciamiento que interfieren en pasos clave de la ruta de los pequeños RNAs interferentes (siRNA): directamente secuestrando los siRNAs, inhibiendo su producción o previniendo su diseminación por el huésped a corta o larga distancia (Li y Ding, 2006). Recientemente se ha desarrollado una nueva estrategia para producir plantas resistentes a virus basada en las rutas de silenciamiento de RNA. Consiste en expresar en plantas transgénicas miRNAs artificiales (amiRNAs) dirigidos contra secuencias específicas de los virus sobre los que se desea resistencia (Niu et al., 2006). Plantas de Arabidopsis thaliana transgénicas que expresan amiRNAs en los que se ha sustituido en el pre-amiRNA la secuencia de 21 nt del miR159 maduro, por diferentes secuencias complementarias a distintas regiones del genoma de un potyvirus (Riechmann et al., 1992. Urcuqui-Inchima et al., 2001) como el virus del mosaico del nabo (TuMV) han resultado ser resistentes a este virus en ensayos de laboratorio (Niu et al., 2006). El estudio de los aspectos moleculares de la resistencia mediada por microRNAs artificiales durante la complejidad de la infección viral puede permitir la mejora en el diseño de esta estrategia de resistencia desde el punto de vista de robustez, especificidad, durabilidad y seguridad medioambiental. Sobre todo porque los virus de RNA presentan una elevada tasa de mutación (Duffy et al., 2008) y linajes evolutivos independientes de TuMV son capaces de romper la resistencia mediada por un amiRNA, debido a la aparición de alelos mutantes que evaden el reconocimiento del miRNA artificial (Lafforgue et al., 2011). / Martínez García, F. (2014). Análisis de la dinámica de replicación de un virus de RNA de plantas y del uso de microRNAs artificiales como estrategia antiviral [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35447 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales