Modularity and evolutionary constraints in a baculovirus gene regulatory network

• Processo: 13/19019-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia
• Pesquisador responsável: Paolo Marinho de Andrade Zanotto
• Beneficiário: Paolo Marinho de Andrade Zanotto
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Transcriptoma Reação em cadeia da polimerase em tempo real Baculoviridae
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: baculovirus | Gene regulatory network | Overlapping | Real-Time PCR | transcriptome | Virologia / Biologia de sistemas

Resumo

Conhecimento prévioNosso entendimento da estrutura de redes regulatórias de sistemas biológicos complexos permanece em aberto. As interações que ocorrem durante um ciclo viral completo são uma oportunidade única para se entender como a rede entre parasita e hospedeiro se forma e se comporta. O nucleopoliedrovírus Anticarsia gemmatalis (AgMNPV) é um vírus de DNA circular dupla fita, cujo genoma codifica a potencialmente 152 open reading frames (ORFs-fase aberta de leitura). Neste trabalho apresentamos a análise da expressão gênica do AgMNPV que ocorre ordenadamente e em cascata. ResultadosFoi observado que em geral, os genes são expressos mais precocemente do que anteriormente reportado para outros baculovírus, especialmente genes envolvidos na replicação do DNA. A maioria das ORFS é mais expressa na linhagem celular do hospedeiro mais permissivo. Genes com mais de uma cópia no genoma apresentaram perfis de expressão distintos, o que pode indicar a aquisição de novas funções. Além disso, a rede regulatória gênica derivada do perfil transcricional de 149 ORFs possui uma topologia modular que compreende 5 comunidades com nós altamente interconectados. Genes centrais funcionalmente relacionados encontram-se em diferentes comunidades, possibilitando a maximização da redundância e robustez da rede pela compartimentalização de funções importantes. As funções centrais conservadas apresentaram sincronicidade de expressão distintas de sua posição da rede, com menor diversidade genética, atributos consistentes com as restrições impostas à elementos evolutivos importantes em sistemas biológicos. A menor diversidade genética destes genes também possui uma correlação positiva com sua importância na rede modelada, suportando a relação entre dados filogenéticos de genes de baculovírus com redes regulatórias inferidas a partir de dados de expressão. Observamos também que o arranjo de genes que formam transcritos sobrepostos é conservado entre baculovírus mais relacionados, sugerindo um princípio de organização de genoma.ConclusãoEmbora apresente um número reduzido de nós (149), a rede do AgMNPV tem uma topologia e características similares àquelas observadas em organismos complexos, o que indica que a modularidade pode ser uma característica de redes regulatórias gênicas biológicas. (AU)