Experimentos funcionais com CRISPR-Cas9 para nocaute do gene CG9068 em Drosophila melanogaster: um modelo para subfuncionalização e conflito sexual

• Processo: 24/05885-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Animal
• Pesquisador responsável: Rodrigo Cogni
• Beneficiário: Eduardo Guimarães Dupim
• Supervisor: Manyuan Long
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Chicago, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 20/04880-9 - Convergência evolutiva em transposição duplicativa e subfuncionalização do gene de fertilidade masculina kl-2 em drosofilídeos, BP.PD
• Assunto(s): CRISPR-Cas9 Drosophila
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: conflito sexual | CRISPR-Cas9 | Drosophila | evolução de novos genes | Genômica Evolutiva | subfuncionalização gênica | Genômica Evolutiva

Resumo

Subfuncionalização é considerada um dos mais frequentes modelos para a manutenção de duplicações gênicas, sendo uma das principais fontes de novidades evolutivas a partir do surgimento de novos genes. Neste modelo, cada cópia se especializa em parte das funções do gene original. Este processo também pode ser uma solução para conflitos sexuais (CS), quando um gene tem papéis conflitantes entre isoformas e/ou expressão em diferentes sexos. Apesar de muito predito, existem poucos casos relatados de subfuncionalização estrita e conflito sexual com sólida evidência experimental. Neste projeto de estágio em pesquisa no exterior, nós propomos um estudo funcional do gene CG9068, um gene subfuncionalizado de moscas-de-fruta do gênero Drosophila, potencialmente envolvido com CS. CG9068 é a cópia autossômica de kl-2, um gene do cromossomo Y que codifica uma proteína de dineína envolvida com o movimento ciliar de espermatozoide. kl-2 era ancestralmente localizada em um autossomo antes de ser transposto para o cromossomo Y no ancestral de Drosophila, via duplicação de DNA, deixando uma cópia autossômica (CG9068) em sua posição ancestral. Após duplicação, CG9068 reduziu de tamanho, passando a codificar apenas o primeiro domínio da proteína original. Recentemente, nossas análises em D. melanogaster mostram que CG9068 é expresso em células auditivas da antena, indicando que a proteína de dineína encurtada codificada por este gene pode estar envolvida com o movimento ciliar destas células, fundamental para os sentidos de audição e propriocepção em ambos os sexos. Esta função justifica a manutenção e subfuncionalização de CG9068 depois da transposição duplicativa de kl-2 para o cromossomo Y, onde o gene se especializou na função do espermatozoide. Para confirmar esta hipótese, vamos investigar as funções de CG9068 nocauteando o gene com CRISPR-Cas9 e realizando experimentos funcionais para audição e fertilidade. Por fim, no caso de um cenário de conflito sexual, expressão vestigial de CG9068 podem reduzir o fitness de machos, de modo que ao nocautear o gene, machos podem ter seu fitness aumentado, explicando a transposição para o Y como solução para o conflito sexual.