Evolução molecular e padrões de expressão de genes da família das proteínas ligantes a odores (OBPs) em duas espécies de moscas-das-frutas do grupo Anastrepha fraterculus

• Main Author: Campanini, Emeline Boni
• Other Authors: Brito, Reinaldo Otávio Alvarenga Alves de
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2017
• Subjects: Anastrepha; Subfamílias das OBPs; Seleção positiva; Expressão diferencial; PCR em Tempo Real; Positive selection; Differential expression; Real time PCR; OBP Subfamilies; CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8772

Submitted by Alison Vanceto ([e-mail]) on 2017-05-12T13:15:41Z No. of bitstreams: 1 TeseEBC.pdf: 4307606 bytes, checksum: 49ebc853f6c4c152639d651f942f72b8 (MD5) === Approved for entry into archive by Ronildo Prado ([e-mail]) on 2017-05-18T20:31:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEBC.pdf: 4307606 bytes, checksum: 49ebc853f6c4c152639d651f942f72b8 (MD5) === Approved for entry into archive by Ronildo Prado ([e-mail]) on 2017-05-18T20:31:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEBC.pdf: 4307606 bytes, checksum: 49ebc853f6c4c152639d651f942f72b8 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-05-25T18:43:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEBC.pdf: 4307606 bytes, checksum: 49ebc853f6c4c152639d651f942f72b8 (MD5) Previous issue date: 2016-04-18 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) === Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) === Odorant-binding proteins (OBPs) are of great importance for survival and reproduction since they participate in initial steps of the olfactory signal transduction cascade, solubilizing and transporting chemical signals to the olfactory receptors. A comparative analysis of OBPs between closely related species may help explain how these genes evolve and are maintained under natural selection and how differences in these proteins can affect olfactory responses, and consequently lead to species differentiation. We studied OBP genes in the closely related species Anastrepha fraterculus and Anastrepha obliqua, which, albeit generalists, have different host preferences, using transcriptomes and real time quantitative PCR data. We identified 24 different OBP sequences from Anastrepha fraterculus and 25 from A. obliqua, which correspond to 21 Drosophila melanogaster OBP genes. Phylogenetic analysis separated Anastrepha OBPs sequences in four branches that represent four subfamilies: classic, minus-C, plus-C and dimer. We found evidence of positive selection in three classic subfamily genes OBP56h-1, OBP56h-2 e OBP57c and in the plus-C subfamily gene OBP50a, and at least one duplication event that preceded the speciation of these two species. Four positively selected sites putatively resulted in radical changes in amino acid properties. Inferences on tertiary structures of putative proteins from these genes revealed that at least one positively selected change involves the binding cavity (the odorant binding region) in the plus-C OBP50a, which is important because changes in the binding cavity could change OBPs specificity. Differential gene expression analysis at different reproductive stages showed that all nine OBP genes tested were significantly differentially expressed between A. fraterculus and A. obliqua at several reproductive profiles, but OBP56a, OBP56d, OBP57c and both OBP56h paralogs showed the highest differences in expression levels. The results generated in this study indicated that at least seven OBP genes may be involved in the A. fraterculus e A. obliqua differentiation, and in the fraterculus group differentiation as well. === As proteínas ligantes a odores (OBPs – odorant-binding proteins) são de grande importância para a sobrevivência e reprodução, pois participam do passo inicial da cascata de transdução dos sinais olfatórios, solubilizando e transportando os sinais químicos (odores e feromônios) até os receptores olfativos. A análise comparativa dos genes OBPs entre espécies próximas pode ajudar na compreensão de como o repertório desses genes é mantido sob seleção natural, além de fornecer informações acerca de como as diferenças observadas podem afetar as respostas olfatórias e, consequentemente, levar à diferenciação dessas espécies. Estudamos genes OBP em duas espécies-irmãs Anastrepha fraterculus e Anastrepha obliqua, as quais têm preferência por diferentes frutos hospedeiros, usando dados de transcriptomas e de PCR quantitativa. Identificamos 24 sequências OBP para A. fraterculus e 25 para A. obliqua, que corresponderam a 21 genes OBP de Drosophila melanogaster. Análises filogenéticas separaram as OBPs de Anastrepha em quatro ramos, que representam quatro subfamílias dessa família gênica: classic, minus-C, plus-C e dimer. Evidências de seleção positiva foram observadas nos genes da subfamília classic OBP56h-1, OBP56h-2 e OBP57c, e para o gene da subfamília plus-C OBP50a, e pelo menos um evento de duplicação gênica que precede a especiação dessas duas espécies. Quatro sítios selecionados positivamente resultavam em mudanças radicais nas propriedades dos aminoácidos. Inferências utilizando a estrutura terciária predita para essas OBPs revelaram que pelo menos um desses sítios faz parte da cavidade ligante ao odor de OBP50a, sendo que uma mudança nessa região pode alterar a especificidade de uma OBP. Análises de expressão por PCR quantitativa em diferentes estágios reprodutivos das moscas mostraram que todos os nove genes testados possuíam expressão gênica significativamente diferente entre A. fraterculus e A. obliqua para mais de um perfil reprodutivo, sendo que OBP56a, OBP56d, OBP57c e os dois parálogos OBP56h foram os que mais apresentaram diferenças entre as duas espécies. Todos os resultados gerados pelo presente trabalho indicam que pelo menos sete genes OBP podem estar envolvidos na diferenciação entre A. fraterculus e A. obliqua e, potencialmente, na diferenciação do grupo fraterculus. === FAPESP: 2012/17160-8. === CAPES: 99999.004252/2014-04