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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Caracterização e análise evolutiva de elementos transponíveis presentes no genoma de leptopilina boulardi
Autor(es): Dezordi , Filipe Zimmer
Primeiro Orientador: Pinto, Paulo Marcos
1° Membro da banca: Sassi, Adriana Koslovski
2° Membro da banca: Macedo, Pablo Echeverria
Resumo: Elementos transponíveis (TEs, do inglês Transposable Elements), ou segmentos móveis do material genético, foram descobertos em milho (Zea mays) por Barbara McClintock na década de 1940 e posteriormente caracterizados em dois grandes grupos baseado no seu sistema de transposição. Desde então, estes elementos têm sido descritos em uma grande variedade de eucariotos. Com o desenvolvimento das técnicas de sequenciamento, recentemente foi identificado que estes elementos podem constituir grande parte do genoma de diversos organismos, chegando a 50% do genoma dos primatas e 85% do genoma do milho, tendo importância crucial para a evolução de organismos, atuando, por exemplo, no desenvolvimento de sistema imunológico e na constituição de cromossomos. Estas modificações provocadas por elementos transponíveis geralmente estão associadas ao processo de mobilização. Fenômenos de transferência horizontal de genes são essências para a manutenção de TEs (HTT, do Inglês Horizontal Transposon Transfer), culminando em sua invasão à novos genomas. Um dos grandes problemas em estudar mecanismos de transposição é mimetizar um ecossistema em laboratório e quando contornado este problema vem o alto custo com o sequenciamento de genomas de diversos organismos e à dificuldade de análises mobilômicas com organismos não-modelo. Dessa forma este trabalho tem como objetivo a padronização de um pipeline de bioinformática que permite a utilização de sequências provenientes de sequenciamento de alto desempenho (HTS, do inglês High Throughput Sequencing) com baixa cobertura juntamente com a caracterização dos elementos presentes no genoma de uma vespa parasitoide de drosofilídeos (Leptopilina boulardi) e o parentesco destes elementos com elementos de outros organismos. Foi realizado sequenciamento de próxima geração Solexa-Illumina Hiseq 2000 de 20 indivíduos da espécie L. boulardi, gerando 30912162 reads com tamanho aproximado de 100 pares de bases, os quais foram submetidos a várias ferramentas de bioinformática resultando em clusters (agrupamentos de vários reads) os quais foram montados em contigs (sequências definidas pela sobreposição de vários reads). Destes uma parcela apresentou homologia com elementos de um banco de dados de TEs representando então 5,19% do genoma da vespa pertencendo a 15 superfamílias de elementos diferentes. Foi realizada uma análise de elementos descritos na literatura, e a partir das sequências da vespa e das provenientes da literatura foram utilizados softwares para alinhamento, melhor modelo de substituição de aminoácidos e montagem da árvore filogenética. Foram construídas 11 árvores de diferentes superfamílias de elementos que apresentaram domínios de proteínas já descritas na literatura como pertencentes à estrutura destes elementos. 26 elementos de L. boulardi formaram agrupamento com elementos já descritos na literatura e 52 formaram agrupamento com elementos ainda não classificados, podendo indicar novos táxons de TEs. Além disso, foram identificados possíveis eventos de HTT entre vespas e formigas. O pipeline construído neste trabalho apresentou eficiência quando analisados a qualidade das sequências e o alto valor de suporte de ramo presente nas árvores filogenéticas, indicando a eficiência da metodologia utilizada, a qual possibilita uma economia em linhas de pesquisa que utilizem o sequenciamento simultâneo de diversos organismos.
Abstract: Transposable elements, or mobile segments of genetic material, were discovered in maize (Zea mays) by Barbara McClintock in the 1940s and later featured in two major groups based on their transposition systems. Since then elements have been described in a wide variety of eukaryotes. With the development of sequencing techniques, it was recently identified that these elements may constitute a large part of the genome of various organisms, reaching 50% of the genome in primates and 85% of maize genome, and crucial for the growth of organisms acting for example, in the development of the immune system and the recognition of chromosomes. These changes caused by transposable elements are generally associated with mobilization processes. Horizontal Transfer phenomena of genes are essential for maintenance of TEs culminating in its invasion of new genomes. A major problem when studying transposition mechanisms is to mimic an ecosystem in the laboratory and when this is solved, comes the high cost of sequencing the genomes of various organisms. Thus this study aims to standardize a bioinformatic pipeline that allows the use of sequences from next-generation sequencing (NGS) with low coverage along with the characterization of the elements present in the genome of a wasp parasitoid drosophilid (Leptopilina boulardi) and the relationship of these elements with other organisms elements. Next generation sequencing Illumina Solexa-Hiseq 2000 was performed using 20 individuals of the specie L. boulardi, generating multiple reads of low coverage with an approximate size of 100 base pairs, which were subjected to various bioinformatics tools resulting in clusters (groups multiple reads) which were assembled in contigs (overlapping sequences defined by multiple reads), a portion of these showed homology with elements of TE’s database then representing 5.19% of wasp genome belonging to 15 different elements superfamilies. An analysis of the elements described in the literature was performed, with the wasp sequences and literature sequences were used some softwares for alignment, best amino acid substitution model and mounting the phylogenetic tree. 11 trees of different elements superfamilies that presented proteins domains described in the literature as belonging to the structure of these elements were construted. 26 taxa of elements described in the literature and 52 not yet described were characterized, which may indicate a new taxa of TEs, besides possible HTT processes between wasps and ants were identified. The pipeline built in this study was efficient when analyzing the quality of the threads and the high value of branch support present in phylogenetic trees, indicating the effectiveness of the methodology used, which allows an economy in lines of research using the simultaneous sequencing of various organisms.
Palavras-chave: Elementos Transponíveis
Bioinformática
Transferência Horizontal
Filogenia
Vespa parasitoide
Transposable elements
Bioinformatics
Horizontal Transfer
Phylogeny
Parasitoid wasp.
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus São Gabriel
Citação: DEZORDI, Filipe Zimmer. Caracterização e análise evolutiva de elementos transponíveis presentes no genoma de leptopilina boulardi. 2016. 75 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso de Biotecnologia). Universidade Federal do Pampa. Campus São Gabriel. São Gabriel. 2016.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4530
Data do documento: 21-Out-2016
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