LOPES, Daniele Pequeno. Filogenia molecular de Tunicata com ênfase em Ascidiacea. 2006. 133f. Dissertação(Mestrado em Engenharia de Pesca)-Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Maria Naires Souza (marianaires@ufc.br) on 2011-11-11T19:40:36Z No. of bitstreams: 1 2006-dis-dplopes.pdf: 2157701 bytes, checksum: 1bf172d6e26919c5d19db12cba00599f (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2011-11-16T15:02:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006-dis-dplopes.pdf: 2157701 bytes, checksum: 1bf172d6e26919c5d19db12cba00599f (MD5) / Made available in DSpace on 2011-11-16T15:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006-dis-dplopes.pdf: 2157701 bytes, checksum: 1bf172d6e26919c5d19db12cba00599f (MD5) Previous issue date: 2006-04-20 / Phylogenetic relationships among many animal groups have been considered unclear by zoologists for many years, as morphological markers sometimes led to unsatisfactory results. The development of molecular techniques allowed the understanding of evolutionary relationships of many taxa, questioning previous phylogenetic recosntructions based on physiological and morphological aspects, fossil records, and other sources of data. As a result, there was a great development of scientific production regarding phylogenetic studies of distinct groups, including Tunicata and Ascidiacea. Despite the many works proposing hypothesis about relationships between those taxa, there are many conflicting data. The aim of the present work is to review the phylogeny of Tunicata, focusing on the taxon Ascidiacea, by analyzing the 18S nrDNA region of Microcosmus exasperatus, which was obtained through extraction based on CTAB reagent, along wiht other species whose sequences were available on GenBank. In order to achieve the desired target sequence, PCR reactions using universal primers that matched that region were performed and the consensus sequence obtained was compared to other sequences to produce phylogenetic trees. Tha analysis of the cladograms obtained indicated that Chordata and its subphyla are indeed monophyletic. Regarding the Tunicata, Appendicularia was identified as the most basal group. It was not possible to confirm the division of Ascidiacea into two distinct orders: Pleurogona and Enterogona. However, Phlebobranchia, Aplousobranchia and Stolidobranchia were present in most of the trees. Appendiculariaa was considered monophyletic, and Ascidiacea and Thaliacea were identified as paraphyletic groups, where the latter presented a close relationship with phlebobranch ascidians. Stolidobranchia appeared as a monophyletic group in most of the cladograms, showing Molgulidae also as monophyletic in a basal position. Phlebobranchia is also monophyletic and included the family Cionidae as one of its representatives. / Por muitos anos a filogenia de muitos grupos animais permaneceu obscura para os zoólogos, pois o uso de marcadores morfológicos muitas vezes leva a um resultado insatisfatório. A partir do advento de técnicas moleculares, as relações de parentesco de diversos táxons puderam ser analisadas, quationando visões filogenéticas anteriores baseadas em dados fisiológicos, morfológicos, de registro fóssil entre outros. Desse modo, ocorreu um grande desenvolvimento da produção científica que envolvia o estudo da filogenia dos mais diversos grupos, entre eles, Tunicata e Ascidiacea. Apesar da existência de diversos trabalhos que propõem uma análise das relações de parentesco de tais táxons, ainda há dados bastante conflitantes que não levam a um resultado final esclarecedor. O presente trabalho teve como objetivo compreender melhor a filogenia de Tunicata, com ênfase nos Ascidiacea, utilizando a análise da região 18S do nrDNA de Microcosmus exasperatus, que foi obtido mediante extração baseada no reagente CTAB, e de outras espécies cujas sequências encontravam-se disponíveis no GenBank. Para obtenção da seqüência alvo, as reações de PCR foram realizadas utilizando iniciadores universais que flanquearam tal região, sendo obtida uma seqüência consenso que foi utilizada para a construção dos cladogramas. A partir das análises dos cladogramas gerados foi possível obter indicações de que Chordata e seus subfilos são monofiléticos. Quanto aos representantes de Tunicata, Appendicularia ficou caracterizado como o grupo mais basal. Não foi possível a confirmação da divisão do grupo Ascidiacea em duas ordens: Pleurogona e Enterogona. Contudo, Phlebobranchia, Aplousobranchia e Stolidobranchia foram confirmados para a maioria das árvores. Appendicularia foi considerado monofilético, enquanto Ascidiacea e Thaliacea foram identificados como parafiléticos, sendo que este último mostrou-se próximo das ascídias flebobranquias. Com relação a Stolidobranquia, seu monofiletismo foi demonstrado em grande parte dos cladogramas obtidos, apresentando Molgulidae como um grupo monofilético mais basal. Os Phlebobranchia configuraram um clado monofilético, incluindo a família Cionidae como um dos seus representantes

O presente projeto representa uma extensão dos paradigmas que criamos com estudos de simulação molecular para compreender as frequentes mudanças de estrutura e função das Aldeído Desidrogenases (ALDHs) durante a evolução. As ALDHs formam uma superfamília de proteínas que catalisam a oxidação de vários aldeídos, mas as origens evolutivas das preferências pelos seus substratos são pouco conhecidas. Apesar de possuírem uma elevada identidade sequencial, duas destas ALDHs, a ALDH1 e a ALDH2, exibem distintos papéis funcionais de sinalização celular e detoxicação, respectivamente. Através de prévia análise computacional e logenética, identicamos que, curiosamente, as ALDH1s de organismos invertebrados, Branchiostoma oridae e Ciona intestinalis apresentam características estruturais mais semelhantes às de suas ALDH2s do que das ALDH1 típicas. Isto sugere que essas ALDH1s divergentes podem ter evoluído na direção da atividade de degradação de aldeídos pequenos e tóxicos, que parecem representar a função ancestral das ALDH2s eucarióticas. Nossa análise identicou três assinaturas de aminoácidos localizadas na área interna do canal de entrada do substrato (CES) que distinguem as ALDH1 das ALDH2. Desta forma, constatamos que as ALDH1s possuem um CES amplo e desobstruído, consistente com o fato destas enzimas catalisarem aldeídos de cadeia longa como o retinaldeído, que é um precursor de vias de sinalização por retinóides. Em contraste, as ALDH2s possuem o CES pouco volumoso e constrito, consistente com sua função na degradação de pequenos aldeídos tóxicos e reativos, como o acetaldeído. Neste projeto o nosso objetivo é analisar a correlação funcional e estrutural entre as ALDH1 e ALDH2 presentes em B. oridae e C. intestinalis para desvendar e compreender seus papéis funcionais e evolutivos em cordados. Especicamente, testaremos a hipótese de que as três assinaturas descritas constituem o núcleo fundamental da preferência por substratos, e que sua inversão por mutações sitio-dirigidas entre ALDH1 e ALDH2 modicará a preferência de substrato de acordo com a origem da assinatura. Se conrmado experimentalmente, este será um exemplo pioneiro de reversão evolutiva molecular, que terá impacto direto sobre as interpretações atuais sobre controversa lei de Dollo da irreversibilidade evolutiva. / This project represents an extension of the paradigms that we created from our molecular simulation studies to understand the frequent structure and function changes of aldehyde dehydrogenases (ALDH) during evolution. The ALDHs form a superfamily of proteins that catalyze the oxidation of several aldehydes, but the evolutionary origins of their substrate preference are unknown. Despite having a high sequence identity, two of these ALDHs, the ADLH1, and ALDH2, exhibit distinct functional roles of cellular signaling and detoxication, respectively. Through previous computational and phylogenetic analysis, we found that, interestingly, the ALDH1s of invertebrate organisms (Branchiostoma oridaeand Ciona intestinalis) show structural features more similar to their ALDH2s than the typical ALDH1. It suggests that these divergent ALDH1sevolved to provide small aldehydes detoxication pattern, what seems to represent the ancestral eukaryotic ALDH2s function. Our analysis also identied three aminoacidsignatures, located internally in the substrate entry channel (SEC), that distinguishes the ALDH1 from ALDH2. Thus, we nd that ALDH1s have a wide, open and unobstructed SEC, consistent with the fact that these enzymes catalyze bulky long-chainaldehydes, like retinaldehyde, a precursor of important signaling pathways. In contrast, the ALDH2s have a small and constricted SEC, consistent with the degradation function of small aldehydes, like the toxic metabolite acetaldehyde. In this project, our objective is to understand the functional and structural correlation between ALDH1 and ALDH2 found in B. oridaeand C. intestinalisto discover and comprehend their functional and evolutionary roles in chordates. Specically, we will test the hypothesis that the three signatures described above are the fundamental core of the substrate preference, based on the signature origin. If conrmed experimentally, this will be a pioneeringexample of evolutionary molecular reversion, impacting directly on the current interpretations of the controversial Dollos Law of Irreversibility.