Evolução da interação genética mitonuclear

Resumo

A coevolução é fundamental para a vida. No caso da mitocôndria, tal processo remonta à própria origem da célula eucariótica, quando a organela se tornou uma parceira simbiótica do núcleo. Parte do material genético da mitocôndria foi incorporado pelo núcleo, de modo que esses elementos tem evoluído de maneira coordenada para manter a função respiratória - um requisito para a sobrevivência da célula e do indivíduo como um todo. Propomos estudar a coevolução entre células e mitocôndrias, adaptando modelos existentes de coevolução entre espécies antagônicas. Modificaremos esses modelos para caracterizar a coevolução de interações simbióticas. Em particular, trabalharemos com o modelo adaptativo descrito em Nourmohammad et al. (2016), que mede a adaptação pelo fluxo de fitness, quantificando dinamicamente a coevolução entre patógeno e hospedeiro por meio de suas afinidades de ligação. Seguindo as estratégias propostas em Princepe e de Aguiar (2019) e Nourmohammad et al. (2016), descrevemos o genoma mitocondrial e nuclear como cadeias binárias, com aptidões separadas atribuídas de acordo com a correspondência de cada par correspondente de sítios. Quantificaremos a coevolução entre esses dois materiais genéticos através do fluxo de fitness, uma vez que cada célula possui uma população de mitocôndrias. Sob diferentes modos de seleção, favorecendo o indivíduo com maior aptidão, melhorando a correspondência entre núcleo e mitocôndrias ou favorecendo amplas afinidades para permitir a manutenção da diversidade mitocondrial, buscamos compreender a evolução da interação mitonuclear e os mecanismos para a surgimento de heterogeneidade mitocondrial. Este trabalho terá amplas implicações em toda a biologia, inclusive em biologia celular, fisiologia, envelhecimento e especiação. (AU)