Terça, 16 de abril de 2024.
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Tese
Título Organização genômica e análise filogenética de genes MRJP/Yellow-like em abe-lhas sem ferrão
Autor Chagas , Francieli das
Unidade Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
Área de Concentração Genética e Melhoramento
Orientador Maria Claudia Colla Ruvolo Takasusuki
Co-Orientador(es) Claudete Aparecida Mangolin.
Banca Examinadora Maria Claudia Colla Ruvolo Takasusuki
Claudete Aparecida Mangolin,
Favízia Freitas de Oliveira
Klaus Hartmann Hartfelder
Data de Defesa 14/08/2020
Resumo As Major Royal Jelly Proteins (MRJPs) são proteínas secretadas pelas glândulas hipofaríngeanas de abelhas nutrizes da espécie Apis mellifera, e constituem os componentes principais do alimento fornecido para as larvas. Essas proteínas foram inicialmente associadas ao desenvolvimento larval e determinação de castas. Contudo, elas são multifuncionais para todos os indivíduos da colônia. As MRJPs compartilham homologia e origem evolutiva em comum com membros da família Yellow, os quais são amplamente encontrados em insetos. Um número váriavel de cópias MRJP-like (RJPL) são flanqueadas por genes Yellow-like em clusters conservados entre abelhas, formigas e vespas. Recentemente, genes RJPL foram identificados em espécies da subordem Symphyta, da qual o grupo Apocrita divergiu. Embora a duplicação de um ancestral Yellow para a RJPL não esteja relacionada com o surgimento da socialidade em insetos, o cenário evolutivo dessa família gênica não é totalmente compreendido. As abelhas da tribo Meliponini são altamente eussociais e possuem características específicas devido à evolução independente das espécies. Porém, essas abelhas são pouco conhecidas a nível molecular. Nesse sentido, o objetivo do presente estudo foi investigar a presença, a organização estrutural e a filogenia dos genes MRJP/Yellow-like em seis espécies de meliponíneos que tiveram seus genomas sequenciados. Adicionalmente, a presença desses genes em outros meliponíneos foi verificada pela técnica de nested PCR. A relação evolutiva dos homólogos encontrados nos genomas foi elucidada por análise filogenética molecular. Os resultados indicam que a maioria dos meliponíneos possuem uma única cópia RJPL entre Y-e3 e Y-h, semelhante às abelhas Melipona quadrifasciata e Frieseomelitta varia, bem como às abelhas primitivamente eussociais e solitárias. Os genes MRJP/Yellow-like assumem a mesma organização em clusters nos genomas de meliponíneos e outros himenópteros. As análises de PCRs em diversas espécies de meliponíneos resultaram em fragmentos com tamanhos substancialmente variáveis. A variação de tamanho das regiões gênicas de MRJP/Yellow-like parece estar relacionado com as distintas linhagens da ordem Hymenoptera. De maneira geral, as árvores filogenéticas dos genes resultaram em topologias congruentes com a árvore filogenética das espécies. Os ortólogos RJPLs de meliponíneos formam um grupo monofilético irmão aos homólogos de abelhas primitivamente eussociais e solitárias. Exclusivamente, duas cópias RJPL surgiram por duplicações independentes no genoma da Nannotrigona perilampoides. Uma dessas cópias é mais antiga e compartilha um ancestral comum mais próximo com as múltiplas MRJPs de A. mellifera. Futuras investigações poderão elucidar como as variações em MRJP/Yellow-like se relacionam com as características nas distintas linhagens.

Palavras-chave Genética Evolutiva. Filogenia. Meliponini. Expansão gênica
Title
Abstract The Major Royal Jelly Proteins (MRJPs) are proteins secreted through the hypopharyngeal glands of nurse bees of the Apis mellifera species, and constitute the main compounds of food supplied to the larva. These proteins were first associated with larval development and caste determination. However, they are multifunctional for all individuals in the colony. MRJPs share homology and evolutionary origin in common with Yellow family members, which are widely found in insects. A variable number of MRJP-like (RJPL) copies are flanked by Yellow-like genes in conserved clusters among bees, ants, and wasps. Recently, RJPL genes were identified in species of Symphyta suborder, of which the Apocrita group diverged. Although the duplication of one Yellow ancestor for RJPL is not involved with the emergence of sociality in insects, the evolutionary scenario of this gene family is not completely understood. The stingless bees from Meliponini tribe are highly eusocial and have specific traits due to their independent evolution of sociality. Nevertheless, these species are not well known at the molecular level. Hence, this study aimed to investigate the presence, the structural organization and phylogeny of MRJP/Yellow-like genes in six meliponines that had their genomes sequenced. Additionally, these genes’ presence in other stingless bees was verified through nested PCR technique. The evolutionary relationship of homologous found in the genomes was elucidated through molecular phylogenetic analysis. The results indicate that most stingless bees have a single-copy RJPL between Y-e3 and Y-h, similar to the Melipona quadrifasciata and Frieseomelitta varia bees, as well as, to the primitively eusocial and solitary bees. The MRJP/Yellow-like genes assume the same organization in clusters across meliponines and other hymenopteran genomes. The PCRs analysis in several stingless bees species resulted in fragments with substantial size variation. The variable size of MRJP/Yellow-like genes appears to be related to the distinct lineages of the order Hymenoptera. In general, the genes phylogenetic trees resulted in topologies congruent with the species phylogenetic tree. The RJPLs orthologous from stingless bees form one monophyletic sister group to homologous genes of primitively eusocial and solitary bees. Exclusively, two RJPL copies have arisen by independent duplications in the Nannotrigona perilampoides genome. One of these copies is ancient and shares the closest common ancestor to the multiple MRJPs of A. mellifera. Further investigations can elucidate how MRJP/Yellow-like variations are related with the distinct lineages traits.
Key-words Evolutionary Genetics. Phylogeny. Meliponini. Gene expansion.
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