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Previous issue date: 2016-04-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Odorant-binding proteins (OBPs) are of great importance for survival and reproduction
since they participate in initial steps of the olfactory signal transduction cascade,
solubilizing and transporting chemical signals to the olfactory receptors. A comparative
analysis of OBPs between closely related species may help explain how these genes
evolve and are maintained under natural selection and how differences in these proteins
can affect olfactory responses, and consequently lead to species differentiation. We
studied OBP genes in the closely related species Anastrepha fraterculus and Anastrepha
obliqua, which, albeit generalists, have different host preferences, using transcriptomes
and real time quantitative PCR data. We identified 24 different OBP sequences from
Anastrepha fraterculus and 25 from A. obliqua, which correspond to 21 Drosophila
melanogaster OBP genes. Phylogenetic analysis separated Anastrepha OBPs sequences
in four branches that represent four subfamilies: classic, minus-C, plus-C and dimer. We
found evidence of positive selection in three classic subfamily genes OBP56h-1,
OBP56h-2 e OBP57c and in the plus-C subfamily gene OBP50a, and at least one
duplication event that preceded the speciation of these two species. Four positively
selected sites putatively resulted in radical changes in amino acid properties. Inferences
on tertiary structures of putative proteins from these genes revealed that at least one
positively selected change involves the binding cavity (the odorant binding region) in the
plus-C OBP50a, which is important because changes in the binding cavity could change
OBPs specificity. Differential gene expression analysis at different reproductive stages
showed that all nine OBP genes tested were significantly differentially expressed between
A. fraterculus and A. obliqua at several reproductive profiles, but OBP56a, OBP56d,
OBP57c and both OBP56h paralogs showed the highest differences in expression levels.
The results generated in this study indicated that at least seven OBP genes may be
involved in the A. fraterculus e A. obliqua differentiation, and in the fraterculus group
differentiation as well. / As proteínas ligantes a odores (OBPs – odorant-binding proteins) são de grande
importância para a sobrevivência e reprodução, pois participam do passo inicial da cascata
de transdução dos sinais olfatórios, solubilizando e transportando os sinais químicos
(odores e feromônios) até os receptores olfativos. A análise comparativa dos genes OBPs
entre espécies próximas pode ajudar na compreensão de como o repertório desses genes
é mantido sob seleção natural, além de fornecer informações acerca de como as diferenças
observadas podem afetar as respostas olfatórias e, consequentemente, levar à
diferenciação dessas espécies. Estudamos genes OBP em duas espécies-irmãs Anastrepha
fraterculus e Anastrepha obliqua, as quais têm preferência por diferentes frutos
hospedeiros, usando dados de transcriptomas e de PCR quantitativa. Identificamos 24
sequências OBP para A. fraterculus e 25 para A. obliqua, que corresponderam a 21 genes
OBP de Drosophila melanogaster. Análises filogenéticas separaram as OBPs de
Anastrepha em quatro ramos, que representam quatro subfamílias dessa família gênica:
classic, minus-C, plus-C e dimer. Evidências de seleção positiva foram observadas nos
genes da subfamília classic OBP56h-1, OBP56h-2 e OBP57c, e para o gene da subfamília
plus-C OBP50a, e pelo menos um evento de duplicação gênica que precede a especiação
dessas duas espécies. Quatro sítios selecionados positivamente resultavam em mudanças
radicais nas propriedades dos aminoácidos. Inferências utilizando a estrutura terciária
predita para essas OBPs revelaram que pelo menos um desses sítios faz parte da cavidade
ligante ao odor de OBP50a, sendo que uma mudança nessa região pode alterar a
especificidade de uma OBP. Análises de expressão por PCR quantitativa em diferentes
estágios reprodutivos das moscas mostraram que todos os nove genes testados possuíam
expressão gênica significativamente diferente entre A. fraterculus e A. obliqua para mais
de um perfil reprodutivo, sendo que OBP56a, OBP56d, OBP57c e os dois parálogos
OBP56h foram os que mais apresentaram diferenças entre as duas espécies. Todos os
resultados gerados pelo presente trabalho indicam que pelo menos sete genes OBP podem
estar envolvidos na diferenciação entre A. fraterculus e A. obliqua e, potencialmente, na
diferenciação do grupo fraterculus. / FAPESP: 2012/17160-8. / CAPES: 99999.004252/2014-04
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8772 |
| Date | 18 April 2016 |
| Creators | Campanini, Emeline Boni |
| Contributors | Brito, Reinaldo Otávio Alvarenga Alves de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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