Parecer da Comissão Científica

Aprovado
Projeto Externo - de Outra Unidade da USP

Dados do solicitante

Flávia de Oliveira Bezerra

Natureza do projeto

Projeto de formação discente
Doutorado
Sónia Cristina da Silva Andrade
André Garraffoni
Por favor, selecione

Pesquisadores ou docentes associados

Recursos

88887.107763/2025-00
Capes

Descrição do projeto

Evolução genômica e caracterização dos elementos repetitivos em espécies meiofaunais
01-07-2025
01-12-2028
O tamanho genômico nem sempre reflete a complexidade do organismo, fenômeno conhecido como paradoxo do valor C. Mesmo espécies próximas podem apresentar tamanhos genômicos distintos, frequentemente explicados pela quantidade de elementos repetitivos, especialmente os elementos transponíveis (TEs). Algumas classes de TEs, como LINES e SINES, podem ser transcritas, afetando a arquitetura genômica e aspectos biológicos das espécies. A compreensão desse paradoxo exige estudos comparativos em ampla diversidade filogenética. A meiofauna — tradicionalmente definida como um agrupamento funcional de organismos que passam por peneiras com aberturas variando de 22–44 μm a 500–1000 μm — representa um modelo ideal para investigar a evolução genômica, dada sua diversidade funcional e filogenética. Apesar disso, pouco se sabe sobre o conteúdo genômico desses organismos. Sua adaptação a ambientes intersticiais pode favorecer a compactação genômica e a redução de elementos repetitivos. Dessa forma, a nossa hipótese é de que (1) o tamanho genômico está associado à quantidade de elementos repetitivos e (2) a diversidade desses elementos reflete diferentes histórias evolutivas—grupos exclusivamente meiofaunais (Tardigrada, Kinorhyncha, Gastrotricha, Rotifera) ou grupos com representantes na meio e macrofauna (Annelida, Nematoda, Nemertea). Utilizaremos métodos filogenéticos comparativos para distinguir padrões derivados de adaptação convergente daqueles herdados de ancestrais comuns. Também aplicaremos RNA-seq de longa leitura para quantificar a transcrição de LINES e SINES em três espécies (Macrodasys fornerisae, Franciscideres kalenesos e Ototyphlonemertes lactea), contribuindo com uma caracterização funcional do conteúdo repetitivo em organismos não modelo.
Elementos transponíveis; Métodos filogenéticos comparativos; RNA-Seq
Os genomas disponíveis dos organismos meiofaunais previamente citados serão obtidos através de bancos de dados públicos (Tabela suplementar S1). A coleta de espécimes de O. erneba (Nemertea) será realizada em Ilhabela – SP na zona entre marés utilizando o método descrito por Corrêa (1949). A coleta de M. fornerisae e F. kalenesos (Gastrotricha e Kinorhyncha) será realizada na Baía do Araçá em São Sebastião - SP com o auxílio do professor Dr. André Garraffoni e colaboradores do Laboratório de Evolução de Organismos Meiofaunais – UNICAMP, seguindo o método descrito por Garraffoni et al., (2019). A triagem das amostras será realizada no Centro de Biologia Marinha da Universidade de São Paulo - CEBIMAR. Os espécimes coletados para o sequenciamento dos genomas serão mantidos em etanol 99% a – 20ºC até a extração do DNA, enquanto os espécimes coletados para a extração de RNA serão mantidos vivos no Laboratório de Diversidade Genômica - IB USP até o momento da extração. Para estimativa dos tamanhos genômicos, os espécimes mantidos vivos serão submetidos a jejum por 3-4 dias antes da análise de citometria de fluxo, após esse período serão picados com uma lâmina no tampão General-Purpose Buffer (Pellicer & Leitch, 2014) e a suspensão de núcleos resultante será filtrada através de uma malha de nylon de 30 μm e corada com iodeto de propídio em gelo. Por fim, as amostras já coradas serão armazenadas no escuro à 4ºC. As análises subsequentes e a construção do histograma serão realizadas conforme o proposto por Moraes et al. 2022. O DNA será extraído utilizando o kit QIAmp DNA Micro Kit (Qiagen, Xangai). A preparação da biblioteca será feita utilizando o protocolo de preparação de bibliotecas da Pacific Biosciences 20-kb e o sequenciamento PacBio será realizado por uma empresa terceirizada. A qualidade das reads obtidas será verificada com o FastQC v. 0.11.9 (Andrews, 2010). Para estimar os tamanhos genômicos in silico, as frequências de k-mers das reads previamente tratadas serão contadas no Jellyfish (Marçais & Kingsford, 2011), com o tamanho padrão de k-mer igual a 21. Os histogramas resultantes serão utilizados no GenomeScope (Vurture et al., 2017), que estima o tamanho do genoma com base na distribuição de um determinado tamanho de k-mer. O pipeline dnaPipeTE v.1.3.1 (Goubert et al., 2015) será utilizado para montar, anotar e estimar a abundância de elementos repetitivos em cada conjunto genômico. Esse software utiliza amostras de reads com baixa cobertura para montar contigs representativos de repetições com o Trinity v.2.5.1 (Grabherr et al., 2011), e em seguida anota os contigs resultantes com o RepeatMasker (Smit, Hubley & Green, 2013–2015, RepeatMasker Open 4.0.7) e o banco de dados RepBase (Bao, Kojima & Kohany, 2015). O pipeline dnaPipeTE também estimará a abundância dos elementos repetitivos e a divergência entre cópias repetidas em relação aos contigs montados via blastn (Altschul et al., 1990). Ambas as informações são então utilizadas para estimar a distribuição dos elementos repetitivos. Para assegurar a amostragem dos elementos repetitivos, as leituras serão trimadas com parâmetros mais rigorosos no Trimmomatic (Bolger et al., 2014). Para produzir estimativas comparáveis de elementos repetitivos entre as espécies, será utilizado o método de “tamanho fixo de amostragem de leituras” (em vez da cobertura genômica). Para determinar o número apropriado de leituras a serem amostradas, serão realizados testes fornecendo os tamanhos genômicos e utilizando opções de cobertura do dnaPipeTE e os arquivos de saída dessa análise, contendo a contagem de cada classe de repetição anotada por espécie, serão utilizados para as análises estatísticas. Para analisar se sequências de diferentes classes de DNA repetitivo são compartilhadas entre as espécies, será realizada uma análise comparativa com
A execução do presente trabalho tem previsão de quatro anos, de forma que a coleta dos espécimes de Ototyphlonemertes lactea foi realizada no dia 14 de maio de 2025 em Ilhabela - São Paulo e cerca de 40 espécimes foram obtidos. A coleta dos demais espécimes, extração de DNA genômico e envio para sequenciamento concentrados no primeiro ano, em paralelo com o tratamento dos genomas obtidos através dos bancos de dados. A montagem dos genomas e análises filogenéticas comparativas estão previstas para o segundo ano de execução, seguidas pela extração e sequenciamento de RNA para a quantificação de transcritos de elementos transponíveis no terceiro ano. Por fim, a redação da tese e artigos estão previstos para o último ano de execução, conforme o cronograma abaixo (Tabela 1). Para ampliar a contribuição da pesquisa, será submetida uma proposta de BEPE (Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior) em colaboração com a Dra. Katrine Worsaae, da Universidade de Copenhagen. O estágio permitirá a realização de uma etapa do projeto focada nas adaptações funcionais de organismos meiofaunais, integrando abordagens experimentais e fortalecendo a colaboração internacional.

Solicitações

Laboratório
Estereomicroscópio e microscópio
Franciscideres kalenesos (Kinorhyncha) e Macrodasys fornerisae (Gastrotricha)
Ilhabela e Baía do Araçá
Não.
Não
  • Janeiro
  • Fevereiro
  • Julho
  • Novembro
  • Dezembro
3
3