História evolutiva e divergência funcional do gene de especiação OdsH e sua duplicata unc-4 em Drosophilidae

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Nunes, William Vilas Boas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Duplicação gênica; Homeodomínios; Neofuncionalização; Fator de transcrição; Drosophilidae; Gene duplication; Homeodomain; Neofunctionalization; Transcription factor
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/235801

O gene Odyssesus (OdsH) foi o primeiro gene de especiação descrito em Drosophila, assim caracterizado em face de sua associação com a esterilidade híbrida entre Drosophila simulans e Drosophila mauritiana. Sua origem é atribuída à duplicação do gene unc-4, o qual é muito conservado em metazoários e relacionado a funções neurais. Tanto OdsH como unc-4 codificam homeodomínios e atuam como fatores de transcrição. A ocorrência dessa duplicação foi circunscrita ao subgênero Sophophora, contudo, análises preliminares indicaram sua ocorrência em outros subgêneros de Drosophila. O presente estudo teve como objetivo ampliar a busca pelo gene OdsH para além do gênero Drosophila, de modo definir a extensão de sua ocorrência e datar o evento da duplicação, bem como, caracterizar a evolução molecular e funcional desta duplicata. Foram encontradas evidências da ocorrência de OdsH nos genomas de espécies das duas tribos da subfamília Drosophilinae (Drosophilini e Colocasiomyini) da família Drosophilidae, mas não em genomas da subfamília Steganinae. A Inferência Bayesiana utilizada para coestimar as relações filogenéticas e o tempo de divergência entre as sequências das duplicatas unc-4 e OdsH indicaram que elas formam dois clados monofiléticos irmãos em Drosophilinae. Concordantemente com as estimativas de divergência das duas subfamílias, a datação da duplicação permitiu estimar sua origem há 55,58 milhões de anos atrás. As taxas de evolução desses genes indicaram assimetria, com aceleração da evolução de OdsH, sugerindo-se maior diversificação dessa duplicata anteriormente à divergência da subfamília Drosophilinae. Busca em bancos públicos de dados por transcriptomas de órgãos reprodutivos e não reprodutivos em espécies da subfamília Drosophilinae, confirmaram expressão inovativa de OdsH em testículos de Drosophila, o que não foi observado para unc-4. Adicionalmente, foi inferida a regulação de OdsH por fatores de transcrição relacionados à reprodução masculina. Análises dos domínios funcionais proteicos indicaram que a proteína OdsH apresenta maior divergência dos motivos funcionais, do homeodomínio e do octapeptídeo, do que Unc-4, e que a divergência observada no homeodomínio pode perturbar a energia de ligação ao DNA, tornando o sistema mais instável. Essas características permitem sugerir que as duas proteínas têm diferentes alvos de ligação na regulação de genes alvo. A proteína OdsH de D. mauritiana apresenta singularidades que podem estar associadas à sua incompatibilidade em relação ao genoma de D. simulans, e relacionada à esterilidade híbrida reportada entre as duas espécies. Os níveis de expressão de OdsH variam entre as espécies D. mojavensis e D. arizonae, e entre os híbridos férteis e estéreis, o que pode configurar um cenário de envolvimento de OdsH com a esterilidade híbrida. A expressão de OdsH nessas espécies ocorre nos espermatócitos, indicando que possivelmente desempenha a regulação de fatores meióticos e pós meióticos. Neste estudo reportamos de forma inédita que o gene OdsH teve origem no ancestral Drosophilinae e que reúne características que permitem propor sua neofuncionalização em funções sexuais masculinas logo após sua origem.