Análise Evolutiva Do Genoma Mitocondrial De Leveduras:Perda Do Complexo Respiratório I

Análise Evolutiva Do Genoma Mitocondrial De Leveduras:Perda Do Complexo Respiratório I

Author Lopes, Luciano Rodrigo Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Briones, Marcelo Ribeiro Da Silva Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Microbiologia E Imunologia
Abstract The evolution of mitochondrial genomes is essential for the adaptation of yeasts to the variation of environmental levels of oxygen. Although Saccharomyces cerevisiae mitochondrial DNA lacks all complex I genes, respiration is possible because alternative NADH dehydrogenases are encoded by NDE1 and NDI1 nuclear genes. The proposed whole genome duplication (WGD) in the yeast ancestor at 150-100 million years ago caused nuclear gene duplications and secondary losses, although its relation to the loss of complex I mitocondrial is unknown. Here we present phylogenomic supertrees and supermatix tree of 46 mitochondrial genomes showing that the loss of complex I predates WGD and occurred independently in the Saccharomyces cerevisiae group and the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. We also showed that the pattern of branching trees did not deviate dramatically between supertrees and supermatrix phylogenetic tree. Phylogeny indicated consistent relations between conserved mitochondrial gene order with closely related yeast species. Correlation of the mitochondrial genes based molecular clock estimatives with variations of atmospheric oxygen concentrations data in the Phanerozoic suggests that the Saccharomyces lineage might have lost the complex I during hypoxic periods near Perminian-Triassic or Triassic-Jurassic mass extinction events. While Schizosaccharomyces lineage possibly lost the complex I during hypoxic environment periods during Middle Cambrian until Lower Devonian, a long period under hipoxya. Loss of mitochondrial complex I during low offering oxygen might not improved yeast metabolism. However, the return to increased oxygen environment periods might to pressed alternative adaptations from respiratory process. Thus, we also showed that NDE1 and NDI1 based phylogenies suggest evolutionary convergence in yeasts where mitochondrial complex I is absent.

A evolução do genoma mitocondrial é essencial para a adaptação das leveduras frente às variações dos níveis de oxigênio. Apesar da Saccharomyces cerevisiae ter perdido os genes que codificam o complexo I mitocondrial, a respiração ainda é possível devido à presença da enzima alternativa NADH desidrogenase, codificada por genes nucleares NDI1, NDE1 e NDE2. O evento de duplicação do genoma completo (WGD) no ancestral das leveduras há 150-100 milhões de anos, promoveu a duplicação e a perda secundária dos genes, entretanto, não há uma relação conhecida com o evento de perda do complexo I mitocondrial. Neste trabalho foram realizadas filogenias por supertrees e por supermatriz, baseadas em 46 genomas mitocondriais, mostrando que a perda do complexo I é prévia ao WGD e ocorreu independentemente no grupo da Saccharomyces cerevisiae e da levedura Schizosaccharomyces pombe. Nós mostramos também que o padrão de ramificação das árvores não foi muito alterado entre as supertrees e a árvore filogenética por supermatriz. A relação entre a filogenia e a conservação da ordem dos genes dentre as espécies de leveduras mais próximas foi consistente. A correlação entre as estimativas por relógio molecular baseadas nos genes mitocondriais com os dados sobre a variação da concentração de oxigênio ao longo do Fanerozoico sugere que a linhagem de Saccharomyces pode ter perdido o complexo I durante períodos sob hipóxia, próximos aos eventos de extinção em massa do Perminiano-Triassico ou Triassico-Jurássico. Enquanto que a linhagem Schizosaccharomyces pode ter perdido o complexo I durante o Cambriano Médio até o Devoniano Inferior, que foi um longo período sob hipóxia. A perda do complexo I mitocondrial durante baixa oferta de oxigênio pode não ter comprometido o metabolismo das leveduras. No entanto, o retorno de níveis aumentados de oxigênio no ambiente pode ter pressionado processos alternativos de respiração. Assim, nós mostramos que a filogenia baseada em NDI1 e NDE1 sugere que ocorreu evolução convergente entre leveduras que perderam o complexo I.
Keywords Genome
Mitochondrial
Genoma
Mitocondria
Leveduras
Filogenia
Relógio Molecular
Language Portuguese
Date 2017-12-20
Research area Estudos De Epidemiologia Molecular, Biologia Molecular/Regulação, Diversidade Genética E Evolução Em Patógenos Humanos Do Tipo Vírus, Bactérias, Fungos E Tripanosomatídeos
Knowledge area Biologia Molecular
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 99p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=5565257
Access rights Closed access
Type Thesis
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/50680

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