Convergência evolutiva em transposição duplicativa e subfuncionalização do gene de fertilidade masculina kl-2 em drosofilídeos

• Processo: 20/04880-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2021
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Rodrigo Cogni
• Beneficiário: Eduardo Guimarães Dupim
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06874-9 - Ecologia genômica de insetos fase 2: adaptações ao clima e evolução de interações ecológicas, AP.JP2
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/05885-5 - Experimentos funcionais com CRISPR-Cas9 para nocaute do gene CG9068 em Drosophila melanogaster: um modelo para subfuncionalização e conflito sexual, BE.EP.PD
• Assunto(s): Genômica Cromossomo Y Expressão gênica Fertilidade Drosophilidae Reação em cadeia da polimerase via transcriptase reversa (RT-PCR) Análise de sequência de RNA
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: convergência evolutiva | dinéinas de cadeia pesada | Drosophilidae | evolução de novos genes | subfuncionalização convergente | subfuncionalização gênica | Genômica Evolutiva

Resumo

A subfuncionalização é considerada o modelo mais frequente de manutenção de duplicações gênicas, sendo a principal fonte de novidades evolutivas através do surgimento de novos genes. Neste modelo, cada cópia passa a se especializar em parte das funções do gene original. Apesar de prevista, poucos são os casos descritos de subfuncionalização convergente, onde um gene duplicado em diferentes grupos sofre as mesmas pressões seletivas da subfuncionalização. Neste projeto, propomos um estudo detalhado do caso de subfuncionalização do gene kl-2. Este gene está associado ao movimento flagelar em espermatozoides em moscas-de-fruta do gênero Drosophila, estando originalmente num autossomo e tendo sido transposto para o cromossomo Y no ancestral do gênero, deixando uma cópia autossômica em sua posição original: CG9068, que sofreu redução de tamanho, codificando apenas o primeiro domínio da proteína original. Paralelamente, este mesmo gene sofreu transposição duplicativa em outro ramo dos drosofilídeos, na espécie Phortica variegata. Neste segundo caso, a cópia autossômica sofreu redução similar de tamanho observada em CG9068, num possível caso de subfuncionalização convergente, algo ainda não descrito em Drosophila. Para confirmarmos o cenário de subfuncionalização, iremos investigar, através de RT-PCR, RNA-Seq e linhagens nocaute, a função e padrões de expressão do gene CG9068 - desconhecidos até o momento - e do gene kl-2, em Drosophila e seus grupos externos na família Drosophilidae, incluindo a espécie Rhinoleucophenga americana, que possui o gene autossômico em sua posição ancestral, não duplicado ou subfuncionalizado. Na hipótese de subfuncionalização, prevemos que o gene ancestral reúna as funções e padrões de expressão de suas cópias subfuncionalizadas, que evoluíram a especialização. (AU)