Casposons de bactérias e arqueias: levantamento, caracterização e aspectos evolutivos

• Processo: 21/03127-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Arthur Gruber
• Beneficiário: Julia Stutz Fiasca
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Biologia computacional Biologia molecular Imunidade adaptativa Evolução molecular Elementos facilitadores genéticos Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioinformática | Casposons | evolução molecular | HMMs de perfil | transposons | Biologia Molecular

Resumo

Elementos genéticos móveis (MGE) são entidades biológicas que conseguem inserir seu conteúdo genético no cromossomo de uma célula hospedeira. A importância de MGEs na biologia de procariotos e eucariotos tem sido cada vez mais reconhecida, tanto na pesquisa básica, como na pesquisa aplicada. Recentemente, foi descoberto um novo grupo de elementos, os casposons, A elucidação da posição ancestral de sua endonuclease Cas1 na filogenia dessa família de proteínas sugere que esses elementos tiveram um papel fundamental no desenvolvimento do sistema de imunidade adaptativa de procariotos e na origem dos CRISPRs. Nosso grupo desenvolveu recentemente duas ferramentas: o TABAJARA para a o desenho e construção racional de HMMs de perfil, e o e-Finder, para a utilização de desses modelos para a detecção de elementos multigênicos a partir de genomas montados. Com o uso desses programas, realizamos em projeto prévio um levantamento em larga escala de casposons a partir de genomas de arqueias de bactérias de maneira bastante eficiente. O presente projeto objetiva estender esse levantamento e caracterização em relação à sua estrutura, funções e relações evolutivas. De particular importância está o fato que foi descoberto recentemente uma possível relação evolutiva entre casposons e grupos de fagos da família Tectiviridae, caracterizados por possuir uma proteína de capsídeo com domínio double-jelly roll. Pretendemos buscar de forma específica de elementos contendo genes de Cas1 e PolB, juntamente com proteínas de capsídeo, procurando identificar possíveis elos perdidos na evolução desses elementos. Nosso grupo já possui uma colaboração com o Dr. Mart Krupovic, o descobridor dos casposons e maior autoridade mundial no tema, e um trabalho preliminar demonstrou a viabilidade da nossa proposta. Um maior conhecimento da diversidade dos casposons pode revelar novos aspectos importantes na evolução desses elementos, sua relação com fagos e seu papel na origem dos CRISPRs e no desenvolvimento da imunidade adaptativa de procariotos.