Origem de genes recentes, uma abordagem com PSSMs deterioradas e arquiteturas de domínio proteico

Autor(es)

Diego Trindade de Souza

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Matemática e Estatística (IME/SBI)
• Data de defesa: 2016-10-06

Membros da banca

Sergio Russo Matioli; João Marcelo Pereira Alves; Marcelo Ribeiro da Silva Briones; Francisco Prosdocimi; João Carlos Setubal

• Orientador: Sergio Russo Matioli

Resumo

A origem dos novos genes é um processo importante para a evolução dos organismos, pois ela fornece fontes singulares para a inovação evolutiva. As abordagens que mostram como esses novos genes surgem e adquirem novas funções no curso da evolução são de fundamental importância, por exemplo, elas podem ajudar a correlacionar mutações com alterações metabólicas, fisiológicas e/ou morfológicas, indicando quais mutações podem ser importantes funcionalmente. Recentemente, uma nova abordagem, nomeada de filoestratigrafia, foi desenvolvida para estabelecer origem evolutiva dos genes. Neste método a emergência de novas sequências de um nó filogenético particular em uma linhagem ancestral-descente é inferida geralmente utilizando algoritmos de similaridade. No presente trabalho, nós fizemos uma pesquisa filoestratigráfica de dois bancos de dados de domínios proteicos, CATH e Pfam, para todas as entradas humanas descrevemos a origem dos domínios e arquiteturas humanas. Também realizamos uma nova abordagem para refinar os resultados por Male-PSI-BLAST, em um estudo de caso dos domínios príons e ADHs. A análise das duas bases de dados mostrou que existiram três períodos importantes de aparecimento de domínios proteicos humanos: a origem do organismo celular, Eucarioto e Euteleostomi, nos quais há um elevado número de surgimento de novos genes na linhagem ancestral-descente de humanos. Quando analisamos o aparecimento de arquiteturas, elas são evidentemente mais recentes que o aparecimento de domínios, embora, em seu conteúdo, possa haver domínios muito antigos misturados com domínios novos. Não notamos nenhuma tendência de acréscimo de novos domínios para arquiteturas que compreendem domínios antigos ou recentes. Para medir o grau de versatilidade de domínio, nós utilizamos a frequência ponderada de bigrama, uma combinação específica de dois domínios adjacentes. O teste de correlação de Spearman mostrou que existe uma baixa correlação negativa entre a idade de domínios e índices de versatilidade. Em um estudo de caso, demonstramos que é possível caracterizar descontinuidades evolutivas nos resultados de Male-PSI-BLAST entre domínios que surgiram a partir de outros. Pela primeira vez, a origem de todos os domínios e arquiteturas proteicas presentes nas bases de dados estudadas foi descrita, fornecendo um cenário evolutivo que pode ser mais explorado a partir das abordagens aqui desenvolvidas. (AU)

• Processo FAPESP: 13/06592-7 - Origem de genes recentes, uma abordagem com matrizes PSSM deterioradas e arquiteturas de domínio proteico
• Beneficiário: Diego Trindade de Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado