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Tipo: Dissertação
Título: Evolução molecular do gene metionina sintase em populações disjuntas de Carapichea ipecacuanha (Rubiaceae)
Título(s) alternativo(s): Molecular evolution of the methionine synthase gene in disjuncts populations of Carapichea ipecacuanha (Rubiaceae)
Autor(es): Benevenuto, Juliana
Primeiro Orientador: Oliveira, Luiz Orlando de
Primeiro coorientador: Guimarães, Valéria Monteze
Segundo coorientador: Soares, Ana Paula Gomes
Primeiro avaliador: Vinson, Christina Cleo
Abstract: Metionina sintase independente de cobalamina (MetE) é uma enzima chave na via de síntese de novo de metionina em plantas e também é responsável pela regeneração de S-adenosilmetionina, metabólito associado à vias de interação com patógenos, crescimento vegetal e resposta à estresses. Neste estudo, 95 sequências do gene para metionina sintase foram obtidas a partir de 26 indivíduos de Carapichea ipecacuanha (espécie da família Rubiaceae, popularmente conhecida com ipeca) com objetivo de entender e modelar os eventos evolutivos que ocorreram sobre o locus MetE e sobre os indivíduos de três regiões disjuntas de ocorrência desta espécie (Mata Atlântica, Amazônia e América Central). Sequências de ITS do nrDNA e dos espaçadores trnT-trnL do cpDNA também foram utilizadas para uma análise populacional multiloci. A região sequenciada de MetE abrangeu 3.890pb, sendo 2.298pb correspondentes à região codificante (composta por 11 exons) e 1.592pb à região não codificante (composta por 10 introns e uma parte da região 3 UTR). No total, foram obtidos 75 haplótipos e uma diversidade nucleotídica de 0,00899. As análises FST e AMOVA de MetE indicaram ausência de estruturação em relação às três regiões, diferentemente do observado para os demais loci aqui analisados e em estudos prévios em que elevada divergência entre as três regiões foi observada. Por meio rede de haplótipos foi possível observar a distribuição simpátrica destes; no entanto, o excesso de haplótipos de ponta e o pequeno número de passos mutacionais entre haplótipos vizinhos das três regiões não permitem que a diferenciação destes seja significativa. A árvore filogenética Bayesiana enraizada por Carapichea lucida (grupo externo) utilizando a região codificante também mostrou a formação de clados por regiões geográficas e forneceu evidências de que sequências da Mata Atlântica sejam mais próximas do estado ancestral do gene MetE que as sequências das demais regiões. A heterogeneidade dos resultados encontrados para os testes de neutralidade e para os valores de diversidade nucleotídica e haplotípica nos diferentes loci sugerem que estes estão evoluindo independentemente e que eventos demográficos não explicam o padrão obtido. Assim, análises para a presença de seleção foram conduzidas para a região codificante do gene MetE e também foi realizado alinhamento de proteínas preditas para esta espécie contra proteínas MetE de outras espécies vegetais disponíveis no GenBank. Em quatro sítios houve evidência de seleção positiva, mas os resultados sugerem que a seleção negativa (purificadora) é a principal força atuando sobre o locus, favorecendo a conservação da estrutura e função proteica em todas as cópias gênicas de C. ipecacuanha.
Cobalamin-independent methionine synthase (MetE) is a key enzyme for de novo synthesis of methionine in plants and it is also responsible for the regeneration of S-adenosylmethionine, which is a metabolite associated with the process of interaction with pathogens, plant growth and stresses response. In this study, 95 complete sequences of the gene for methionine synthase were obtained from 26 specimens of Carapichea ipecacuanha (species of Rubiaceae family, which is popularly known as ipecac) with aims to understand and model evolutionary events that occurred on MetE locus and on the specimens from three disjuncts ranges of occurrence of this species (Atlantic, Amazon and Central America ranges). Sequences of ITS and 5.8S from nrDNA and trnT-trnL spacers from cpDNA were also used for a multiloci population analysis. The sequenced region of MetE covered 3,890pb, where 2,298pb correspond to the coding region (composed of 11 exons) and 1,592pb to the noncoding region (comprising 10 introns and a portion of 3'UTR). In the entire sample were obtained 75 haplotypes and a nucleotide diversity of 0.00899. FST and AMOVA analyzes of MetE indicated no structure in three regions, opposite to detected for other loci analyzed here and in previous studies in which high divergence among the specimens from three ranges was observed. However, in the network haplotype was possible to observe the sympatric distribution of the haplotypes. Possibly, excess of tip haplotypes and the small number of mutational steps among neighboring haplotypes from the three ranges do not allow that the differentiation among these was significant. The Bayesian phylogenetic tree rooted by Carapichea lucida (outgroup) using the coding region sequences showed the formation of clades by geographic regions and provided evidence that sequences from "Atlantic" range is closer to the ancestral state of the gene MetE than sequences from others ranges. The heterogeneity of results for neutrality tests and for values of haplotype and nucleotide diversity at different loci suggests that these are evolving independently and also suggests that demographic events do not explain the pattern found. Thereby, tests for the presence of selection site-by-site were performed for the coding region of the gene MetE and protein alignment against others MetE from diferents plant species available in the Genbank was develop too. Four sites under positive selection were found, but the results show that negative selection (purifying selection) is the main force acting on the locus, favoring the conservation of protein structure and function in all gene copies from C. ipecacuanha.
Palavras-chave: MetE
Ipeca
Diversidade
Diferenciação
Seleção natural
MetE
Ipecac
Diversity
Differentiation
Natural selection
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA::GENETICA VEGETAL
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Genética animal; Genética molecular e de microrganismos; Genética quantitativa; Genética vegetal; Me
Programa: Mestrado em Genética e Melhoramento
Citação: BENEVENUTO, Juliana. Molecular evolution of the methionine synthase gene in disjuncts populations of Carapichea ipecacuanha (Rubiaceae). 2013. 42 f. Dissertação (Mestrado em Genética animal; Genética molecular e de microrganismos; Genética quantitativa; Genética vegetal; Me) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2013.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/4778
Data do documento: 1-Fev-2013
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