Sequenciamento genômico de serpentes brasileiras focado no estudo de toxinas

Resumo

Décadas de pesquisas com venenos de serpentes contribuíram com importantes descobertas em diversas áreas das ciências biomédicas e biológicas, como a farmacologia, a imunologia e a biologia evolutiva. Atualmente, mesmo com diversas tecnologias modernas de sequenciamento de nova geração (NGS) disponíveis, poucos estudos sequenciaram genomas de serpentes de forma completa e profunda. Na verdade, todo o clado Squamata de répteis (serpentes e lagartos) é pouco explorado, comparando-se o número de genomas disponíveis de mamíferos, aves e peixes. A falta de dados genômicos de serpentes limita o uso de tecnologias de ponta que dependem da existência de genomas referência. Por exemplo: a descoberta e caraterização de novas toxinas por proteômica; pesquisas sobre regulação e expressão de genes em glândulas de veneno; análise de exon shuffling e de transposição de sequências; predições das sequências-alvo dos microRNAs; etc. Portanto, o sequenciamento de genomas de serpentes é uma iniciativa estratégica oportuna e essencial.Objetivo geral: Gerar sequências de alta cobertura do genoma de serpentes, com foco inicial na descoberta e identificação de genes de toxinas e outros elementos relevantes para estudos sobre a evolução de sistemas veneníferos e sobre a biologia de serpentes.Metodologia e esboço experimental: a) Preparo de amostras de DNA genômico de espécies brasileiras; b) Sequenciamento com alta cobertura dos genomas em equipamentos de nova geração (Illumina e PacBio Genomic Sequencer), usando bibliotecas tipo shotgun e pair-end; c) Construção, organização e sequenciamento de bibliotecas genômicas de grandes fragmentos em vetores BAC; d) Montagem de todas as sequências (Illumina, PacBio e BACs) para a produção de um grande conjunto de scaffolds genômicos; e) Busca in silico de genes de interesse nos scaffolds e contigs; f) Identificação dos elementos expressos mapeando ESTs novos e já existentes nos contigs genômicos; g) Anotação de outros elementos genômicos para análises comparativas com outros genomas.Resultados esperados: Esperamos suprir a demanda existente de sequências genômicas, com qualidade suficiente para obter conjuntos de contigs e scaffolds, permitindo recuperar estruturas de genes de toxinas importantes, incluindo seus introns e regiões flanqueadoras. Será possível investigar a conservação de promotores de expressão de diferentes famílias de toxinas e as relações entre genes ortólogos, parálogos e as formas editadas de produtos de genes de toxinas encontradas nos venenos. Correlações com nossos dados transcriptômicos de serpentes obtidos anteriormente permitirão identificar os elementos expressos do genoma e sugerir possíveis papeis dos retrotransposons no sistema venenífero. Adicionalmente, o estabelecimento de instalações e know-how em genômica de NGS terá um importante impacto neste centro de pesquisa e outras áreas do Instituto Butantan. (AU)