O impacto evolutivo da reprodução sexual ao longo de 5.000 gerações de leveduras e sua aplicação na engenharia de linhagens tolerantes ao etanol

• Processo: 13/15743-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Jeferson Gross
• Beneficiário: Jeferson Gross
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa em Bioenergia (IPBEN). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 15/09562-7 - O impacto evolutivo da reprodução sexual ao longo de 5.000 gerações de leveduras e sua aplicação na engenharia de linhagens tolerantes ao etanol, BP.IC; 13/24680-0 - O impacto evolutivo da reprodução sexual ao longo de 5.000 gerações de leveduras e sua aplicação na engenharia de linhagens tolerantes ao etanol, BP.JP.BIOEN
• Assunto(s): Genomas Genética molecular Leveduras Evolução vegetal Reprodução vegetal Etanol Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Evolução Experimental | Genética Molecular | Genoma | Leveduras | Next Generation Sequencing (NGS) | tolerancia a etanol | Genômica, Evolução

Resumo

Por que a reprodução sexual evoluiu se os organismos podem simplesmente se multiplicar clonalmente? Esta pergunta representa um dos problemas mais tenazes da biologia evolutiva. Historicamente, o foco maior de debate vem sendo os benefícios que o sexo pode conferir aos indivíduos ou espécies. A reprodução sexual é uma mistura de genomas parentais para segregar na prole uma coleção variada de genes. Se a variabilidade genética esta no cerne do fenômeno sexual, porque então não se focar em um escrutínio cuidadoso da diversidade genômica que é produzida durante o sexo? Este projeto irá utilizar sequenciamento de ultima geração para monitorar comparativamente a variabilidade genética ocorrendo nos genomas de populações sexuais versus assexuais. Três populações sexuais e três clonais da levedura Schizosaccharomyces japonicus serão propagadas em paralelo por um ano e nove meses (~5.000 gerações) por transferências seriais em meio contendo etanol (o ambiente seletivo). Esporulação (meiose) será induzida uma vez por semana nas populações sexuais, enquanto que ensaios periódicos de "fitness" e competição irão medir comparativamente a adaptação evolutiva das populações ao estresse de etanol. Durante o período da evolução a variação genética irá ser identificada por meio de sequenciamento semestral do genoma, tanto das linhagens sexuais como das clonais. Em um protocolo similar, a variabilidade genética será monitorada em uma linhagem sexual Saccharomyces cerevisiae PE-2 que irá evoluir em condições de fermentação de cana-de-açúcar. Por meio do mapeamento da evolução genômica, tanto de linhagens sexuais e clonais, este projeto vai gerar um descrição minuciosa e comparativa da evolução sexual versus clonal, assim irá disponibilizar novos meios de se investigar as vantagens evolutivas do sexo e suas potenciais aplicações no desenvolvimento de linhagens industriais de levedura. (AU)

Publicações científicas

(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)

JACOBUS, ANA PAULA; GROSS, JEFERSON. Optimal Cloning of PCR Fragments by Homologous Recombination in Escherichia coli. PLoS One, v. 10, n. 3, MAR 16 2015. (13/15743-9)

JACOBUS, ANA PAULA; STEPHENS, TIMOTHY G.; YOUSSEF, PIERRE; GONZALEZ-PECH, RAUL; CICCOTOSTO-CAMP, MICHAEL M.; DOUGAN, KATHERINE E.; CHEN, YIBI; BASSO, LUIZ CARLOS; FRAZZON, JEVERSON; CHAN, CHEONG XIN; et al. Comparative Genomics Supports That Brazilian Bioethanol Saccharomyces cerevisiae Comprise a Unified Group of Domesticated Strains Related to Cachaca Spirit Yeasts. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 12, APR 15 2021. (17/24453-5, 13/15743-9, 18/15159-9)