dnj-16 é provavelmente o resultado de transferência horizontal do gene relacionado ao gravitropismo ARG1, de plantas para nematoides, mas não é induzido por hipergravidade de até 400.000 x g em Caenorhabditis elegans

• Main Author: Souza, Tiago Alves Jorge de
• Publication Date: 2018
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Download full: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-17102018-161208/
• topic: Arabidopsis thaliana; Arabidopsis thaliana; Caenorhabditis elegans; Caenorhabditis elegans; dnj-16; dnj-16; Hipergravidade; Horizontal gene transfer (HGT); Hypergravity; Phytophthora; Phytophthora; Transferência gênica horizontal (TGH)

Durante a anidrobiose (um estado ametabólico muito estável), o nematóide Panagrolaimus superbus tolera vários tipos de estresses físicos. A fim de melhor compreender essa extremotolerância, P. superbus foi submetido a regimes de hiperaceleração (RHA) de até 400.000 x g. Surpreendentemente, foi observado que esse verme tolera a exposição à RHA tanto dessecado (i.e., em anidrobiose) como hidratado. Para verificar se esse fenômeno era específico para essa espécie ou algo observável em outros organismos, os mesmos procedimentos experimentais foram realizados no organismo modelo Caenorhabditis elegans. Intrigantemente, C. elegans também mostrou o mesmo perfil de sobrevivência. Ademais, o desenvolvimento, comportamento, morfologia e crescimento populacional desse nematóide também foram analisados após a exposição ao RHA, não sendo observada quaisquer mudanças nesses parâmetros em função da exposição à hipergravidade. Em seguida, foram realizadas buscas (tBLASTn) no genoma de C. elegans por homólogos de genes relacionados ao gravitropismo que são naturalmente encontrados em plantas. Essa busca resultou nos genes dnj- 16 (homólogo ao ARG1), ipla-1 (homólogo ao SGR2) e uma sequência não caracterizada (homóloga a TWD1). Especial atenção foi despendida ao gene dnj-16, uma vez que é o mais conservado entre eles. As análises de RT-qPCR revelaram que o dnj-16 é ligeiramente regulado para baixo durante o RHA, o que não era esperado caso ele possuísse função semelhante ao seu homólogo em plantas. A análise do estado metabólico desse nematoide durante o RHA lançou luz sobre os dados de RT-qPCR, mostrando que a queda na expressão de dnj-16 é provavelmente devida à centrifugação. Posteriormente, diversas análises in silico foram realizadas a fim de caracterizar o gene dnj-16 e a sua respectiva proteína. Inicialmente, a análise comparativa dos domínios DnaJ, transmembrana e coiled coil das proteínas dnj-16, ARG1, ARL1 e ARL2 apontou para uma grande semelhança não apenas na sequência como na estrutura dessas proteínas. Essa grande similaridade motivou análises para desvendar o papel e a origem do gene dnj-16. Três hipóteses ((i) homologia, (ii) convergência e (iii) transferência gênica horizontal (TGH)) foram consideradas na investigação desse intrigante gene. Os resultados obtidos nas análises in silico apontaram para uma TGH mediada por RNA, potencialmente ocorrida a 1325 m.a., como a hipótese mais plausível para explicar a origem de dnj-16 e algumas espécies parasitas do gênero Phytophthora como prováveis mediadores dessa transferência. Dessa forma, os dados apresentados nessa tese mostram pela primeira vez que C. elegans é tolerante a RHA ordens de magnitude mais altas do que se pensava serem compatíveis com a vida multicelular. Além disso, os dados sugerem que dnj-16 foi transferido horizontalmente de plantas para nematoides e que a ultracentrifugação leva a uma redução no metabolismo de C. elegans, o que ajudaria a explicar a sua sobrevivência sob tal condição extrema. Por fim, o conjunto de dados desse trabalho representa contribuições originais para a compreenção da biologia, da genética e da evolução de C. elegans.