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Previous issue date: 2014-10-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / The origin and evolution of Elateridae bioluminescence is uncertain, especially the evolution of the luciferases of different phases and lanterns of Elateridae, the relationship between structure and bioluminescence spectra and the phylogeny of neotropical species. In this study, the cDNA containing the genes of Fulgeochlisus bruchi and Pyrophorus angustus luciferases, which presente different kinetic characteristics, such as high pH optimum and a high affinity for ATP and Luciferin, were cloned. Analyses of Elateridae luciferases suggest that, regardless of the stage of life or organ (dorsal or ventral lanterns), these luciferases displayed a higher identity degree to the luciferases that present closer bioluminescence spectra, probably, due to intergenetic recombination effects. The luciferase primary sequences alignments and site-directed mutagenesis studies suggested important residues to modulate color in Elateridae, such as S247. Our phylogenetic analyzes indicated a closer relationship between Elateridae and Phengodidae, however there are diverngence between the markers used. The sequencing of mitochondrial genomes showed that the Phengodidae genomes displayed several rearrangements and gene duplication, indicating the need for further studies on this family. Our data also suggest that bioluminescence arised at least three times independently in Elateoridea from ancestors similar enzymes. / A origem e evolução da bioluminescência em Elateridae é incerta, especialmente a evolução das luciferases das diferentes fases e lanternas de elaterídeos, a relação entre estrutura e espectros de bioluminescência e a filogenia de espécies neotropicais. Neste trabalho os cDNA contendo os genes das luciferases de Fulgeochlisus bruchi e de Pyrophorus angustus, as quais possuem características cinéticas distintas, como elevado pH ótimo e alta afinidade com ATP e Luciferina, foram clonados. Comparando as luciferases de Elateridae sugerimos que, independentemente da fase de vida ou órgão (lanterna dorsal ou ventral), essas luciferases apresentam maior grau de identidade quanto mais próximos forem os espectros de bioluminescência, provavelmente, devido a efeitos de recombinação gênica. Os alinhamentos das sequências primárias das luciferases e de estudos de mutagênse sítiodirigida sugerem possíveis resíduos importantes para a modulação de cor em Elateridae, como o resíduo S247. Nossas análises filogenéticas indicaram uma maior proximidade entre as famílias Elateridae e Phengodidae, porém existem divergências entre os marcadores utilizados. O sequenciamento dos genomas mitocondriais mostrou que os genomas dos Phengodidae possuem diversos rearranjos e duplicações gênicas, indicando a necessidade de mais estudos sobre essa família. Nossos dados também sugerem que a bioluminescência se originou pelo menos três vezes independentemente em Elateoridea, a partir de enzimas ancestrais similares.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/5422 |
| Date | 01 October 2014 |
| Creators | Amaral, Danilo Trabuco do |
| Contributors | Viviani, Vadim |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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