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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.41.2020.tde-15062020-155647
Documento
Autor
Nome completo
Gabrielle Azevedo Rizzato
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Hünemeier, Tábita (Presidente)
Gonçalves, Gislene Lopes
Arias, Maria Cristina
Rossoni, Daniela Munhoz
Título em português
Evolução molecular do enhancer HACNS1 em primatas
Palavras-chave em português
Enhancer
Fatores de trancrição
HACNS1
Primatas
Resumo em português
Análises moleculares sempre foram um componente importante no estudo da evolução dos primatas. Elementos cis-regulatórios (CREs) são sequências de DNA não codificantes que contêm sítios de ligação para fatores de transcrição ou outras moléculas reguladoras necessárias para ativar e manter a transcrição, sendo os enhancers os CREs que, quando ligados a um fator de transcrição, aumentam a transcrição de um gene associado. O HACNS1 é um enhancer altamente conservado no genoma de todos os vertebrados terrestres, mas que acumulou 16 substituições humano-específicas desde a divergência dos chimpanzés, com 13 dessas 16 mutações sendo encontradas dentro de um segmento de 81-pb dessa região e tendo um papel específico nos seres humanos, possivelmente relacionado ao desenvolvimento da destreza das mãos. A divergência entre os macacos de velho e novo mundo ocorreu cerca de 45 a 37 milhões de anos atrás, e é possível que tenha acontecido outras mutações entre esses grupos que levaram ao desenvolvimento de outras características específicas. Dessa forma, este estudo objetiva a caracterização molecular do enhancer HACNS1 quanto à previsão da presença de sítios de ligação ao fator de transcrição (TFBS) em 22 espécies do novo mundo e 20 espécies de macacos do velho mundo. As sequências HACNS1 foram obtidas em 18 novos macacos do mundo por sequenciamento sanger, enquanto as sequências dos outros macacos e do Homo sapiens foram obtidas do banco de dados NCBI. A previsão do TFBS foi feita através do software Genomatix. A análise computacional dos TFBS previsto nos ortólogos do HACNS1 sugeriu que vários locais foram ganhos e perdidos nesse enhancer durante a evolução dos primatas. Os principais ganhos previstos no TFBS incluem alguns ganhos específicos para o ser humano, como o CAMTA1, um fator de transcrição de ligação à calmodulina associado ao desempenho da memória episódica e cuja ausência está relacionada à deficiência intelectual. Outra descoberta foi o ganho do TFBS para o fator de transcrição MYRF em grandes primatas. MYRF é um fator regulador da mielina que participa da regulação da mielinização do sistema nervoso central. Como o HACNS1 está relacionado à destreza manual, o ganho deste TFBS também pode estar relacionado ao mesmo processo. Em relação às perdas, encontramos a perda de uma cópia do PTX1 em humanos, um fator de transcrição que é expresso durante o desenvolvimento dos membros posteriores e tem um papel crítico no direcionamento do crescimento e na especificação da morfologia dos mesmos
Título em inglês
Molecular evolution of HACNS1 gene enhancer in primates
Palavras-chave em inglês
Enhancer
HACNS1
Primates
Transcription factors
Resumo em inglês
Molecular analyses were always an important component when studying primate evolution. Cis-regulatory elements (CREs) are non-coding DNA sequences containing binding sites for transcription factors or other regulatory molecules that are needed to activate and sustain transcription, with enhancers being the ones CREs that when binded to a transcription factor increase the transcription of an associated gene. HACNS1 is a highly constrained enhancer in the genome of all terrestrial vertebrates, but it has accumulated 16 human-specific changes after the human chimpanzee split, with 13 of these 16 mutations being found within an 81-bp segment of this region and having a specific role in humans, possibly related to the development of hand dexterity. The divergence between old and new world monkeys happened about 45 to 37 million of years ago, and is possible that there were other mutations between these groups that lead to the development of other specific characteristics. Hereby, this study aims at the molecular characterization of the HACNS1 enhancer as to the presence of predicted transcription factor binding sites (TFBS) in 22 species of new world and 20 species of old world monkeys. The HACNS1 sequences were obtained in 18 new world monkeys through sanger sequencing, whereas the sequences from other monkeys and from Homo sapiens were obtained from NCBI database. Prediction of TFBS was made through the software Genomatix. Computational analysis of predicted TFBS in HACNS1 orthologs suggested that multiple sites have been gained and lost in this enhancer during primate evolution. Main predicted TFBS gains include some human-specific gains such as CAMTA1, a calmodulin-binding transcription factor associated with episodic memory performance and whose absence is related to intellectual disability. Another finding was the gain of MYRF TFBS in great apes. MYRF is a myelin regulatory factor that participates in the regulation of the myelination of central nervous system. Since HACNS1 is related to hand dexterity, the gain of MYRF TFBS can also be related to the same process. Regarding losses, we found the loss of one copy of PTX1 in humans, a transcription factor that is expressed during hindlimb development and has a critical role in directing hindlimb growth and the specification of hindlimb morphology
 
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Data de Publicação
2020-12-08
 
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