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Sequenciamento do genoma da serpente Bothrops jararaca para caracterização da estrutura gênica de toxinas e seus elementos regulatórios

Resumo

A maioria dos estudos envolvendo venenos de serpentes baseou-se em abordagens como a Bioquímica tradicional e a Biologia Molecular, contribuindo para diversos campos das ciências biológicas, tais como farmacologia, imunologia e biologia evolutiva. As técnicas de caracterização global, como a proteômica e a transcriptômica, enriqueceram este conhecimento ao indicar a complexa organização gênica das famílias de toxina e a presença de processos evolutivos moleculares importantes, como evolução acelerada, exon shuffling, convergência funcional, retrotransposição, etc. Surpreendentemente, apesar de todo o conhecimento adquirido, a base molecular dos genomas das serpentes é pouquíssimo conhecida. Mesmo em tempos de Sequenciamento de Nova Geração (NGS), nenhum genoma de serpente venenosa, brasileira ou não, foi resolvido. Além disso, o grupo "Squamata" (cobras e lagartos) mantém-se particularmente pouco explorado quando comparado aos diversos grupos de vertebrados como aves, mamíferos e peixes que dispõem de vários genomas resolvidos. Assim, propomos neste projeto realizar o sequenciamento com alta cobertura do genoma de uma serpente, tendo como modelo Bothrops jararaca - a espécie de maior importância médica no Brasil. Para tanto, devemos primeiro construir bibliotecas tipo shotgun e mate-pair para realizar corridas de Sequenciamento de Nova Geração (NGS) usando a tecnologia Illumina em aparelho HighScanSQ (na UNESP-Jaboticabal). As bibliotecas mate-pair serão construídas usando fragmentos de diferentes tamanhos visando um melhor mapeamento, conforme demonstrado para a resolução de genomas de outros vertebrados. Sequências complementares mais longas (> 400pb) serão obtidas pela tecnologia 454 em equipamento Roche-GSFLX (no LNCC, Petrópolis). Bibliotecas em BAC também serão construídas e sequenciadas em um equipamento 454-GSJunior (disponível no Lab. Especial de Toxinologia Aplicada do Instituto Butantan), a fim de se obter segmentos mais longos e contínuos do genoma. Esses BACs poderão ser escolhidos de forma aleatória ou selecionados com sondas contra cDNAs de toxinas de interesse. Todas as sequências geradas serão montadas para produzir contigs e scaffolds do genoma. Esses permitirão que obtenhamos um grande conjunto de segmentos genômicos que poderão ser selecionados in silico. Com isso, esperamos identificar e caracterizar genes de toxinas, genes envolvidos na produção e secreção do veneno, elementos retrotransponíveis e outros elementos relevantes para a evolução do sistema venenífero. A identificação de tais elementos deve constituir uma importante contribuição para a área da Toxinologia. Além disso, o conjunto de dados de segmentos do genoma será disponibilizado publicamente, permitindo o acesso a qualquer um que esteja interessado em outros aspectos da biologia das serpentes. A ausência de dados genômicos de serpentes prejudica a utilização das tecnologias mais avançadas, uma vez que atualmente a existência de um "genoma de referência" constitui-se quase em uma regra para a análise molecular. Como exemplos diretos, podemos citar alguns campos de nossa pesquisa que são limitados, como a caracterização proteômica de moléculas de veneno, a obtenção de sondas para análise da expressão gênica na glândula por PCR em tempo real ou microarray; a compreensão de mecanismos de evolução propostos para toxinas; a previsão de alvos para microRNA, entre outros. Além disso, em um contexto de pesquisas cada vez mais baseadas em NGS, é importante para um grupo como o nosso, que tem trabalhado com transcriptômica de venenos nos últimos dez anos, obter uma expertise em análise genômica e sequenciamento de alta cobertura. (AU)

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Publicações científicas (4)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ALMEIDA, DIEGO DANTAS; VIALA, VINCENT LOUIS; NACHTIGALL, PEDRO GABRIEL; BROE, MICHAEL; GIBBS, H. LISLE; SERRANO, SOLANGE MARIA DE TOLEDO; MOURA-DA-SILVA, ANA MARIA; HO, PAULO LEE; NISHIYAMA-JR, MILTON YUTAKA; JUNQUEIRA-DE-AZEVEDO, INACIO L. M. Tracking the recruitment and evolution of snake toxins using the evolutionary context provided by the Bothrops jararaca genome. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, v. 118, n. 20 MAY 18 2021. Citações Web of Science: 0.
JUNQUEIRA-DE-AZEVEDO, INACIO L. M.; CAMPOS, POLLYANNA F.; CHING, ANA T. C.; MACKESSY, STEPHEN P. Colubrid Venom Composition: An -Omics Perspective. TOXINS, v. 8, n. 8 AUG 2016. Citações Web of Science: 24.
ALMEIDA, DIEGO DANTAS; KITAJIMA, JOAO PAULO; NISHIYAMA, JR., MILTON YUTAKA; CONDOMITTI, GEORGE WILLIAN; DE OLIVEIRA, URSULA CASTRO; SETUBAL, JOAO CARLOS; JUNQUEIRA-DE-AZEVEDO, INACIO L. M. The complete mitochondrial genome of Bothrops jararaca (Reptilia, Serpentes, Viperidae). MITOCHONDRIAL DNA PART B-RESOURCES, v. 1, p. 907-908, 2016. Citações Web of Science: 0.
JUNQUEIRA-DE-AZEVEDO, INACIO L. M.; VAL BASTOS, CAROLINA MANCINI; HO, PAULO LEE; LUNA, MILENE SCHMIDT; YAMANOUYE, NORMA; CASEWELL, NICHOLAS R. Venom-Related Transcripts from Bothrops jararaca Tissues Provide Novel Molecular Insights into the Production and Evolution of Snake Venom. Molecular Biology and Evolution, v. 32, n. 3, p. 754-766, MAR 2015. Citações Web of Science: 46.

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