A transcrição pervasiva na archaea Halobacterium salinarum NRC-1 e a identificação de novos transcritos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Felipe ten Caten
• Orientador(a): Tie Koide
• Banca de defesa: Angela Kaysel Cruz, Marilis do Valle Marques, Helder Takashi Imoto Nakaya, Daniel Guariz Pinheiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
• Programa de Pós-Graduação: Bioinformática
• País: BR
• Link de acesso: https://doi.org/10.11606/T.95.2019.tde-17042019-143232

A caracterização em larga escala do transcritoma de diferentes organismos revelou um cenário complexo da expressão gênica, levando a identificação de inúmeros transcritos produzidos ao longo dos genomas de eucariotos e procariotos. Esse fenômeno recebeu o nome de transcrição pervasiva e tem sido fonte de estudos na busca de novos RNAs com importâncias regulatórias e também transcritos envolvidos na tradução de proteínas ainda não caracterizadas. A abundância de dados de transcritômica e proteômica, além de informações completas a respeito do genoma, fazem do extremófilo halofílico Halobacterium salinarum, um organismo modelo ideal para os estudos da transcrição pervasiva. Esse micro-organismo pertence ao grupo Archaea, o último dos três domínios da vida a ser descrito e com características compartilhadas entre bactérias e eucariotos. Através do uso da técnica de differential RNA-seq (dRNA-seq), a qual permite a distinção entre transcritos primários e processados, identificamos 179 TSSaRNAs em H. salinarum, esses pequenos RNAs estão associados ao início de transcrição e ainda não haviam sido descritos em archaea. A aplicação do dRNA-seq em amostras de RNA extraídas ao longo da curva de crescimento permitiu a identificação de 4540 TSS no genoma de H. salinarum NRC-1. Parte desses inícios de transcrição está localizada upstream a genes conhecidos, permitindo a identificação de inícios de transcrição em 1545 genes. 59,2% desses inícios de transcrição estão localizados até 10 pb. de distância do códon de início de tradução, confirmando a ausência de regiões UTRs em grande parte dos genes. A análise de expressão, em diferentes condições, das regiões relacionadas a inícios de transcrição antisense a genes revelou que a maioria dessas regiões apresenta um perfil de expressão correlacionado com os genes na fita oposta, indicando um possível papel regulatório desses transcritos. De forma similar, a análise da expressão de inícios de transcrição intergênicos permitiu a identificação de 132 regiões diferencialmente expressas e que não estão relacionadas a nenhum outro elemento no genoma de H. salinarum NRC-1. A análise comparativa com dados de proteômica revela que algumas dessas regiões podem estar envolvidas com a produção de pequenas proteínas. Além disso, a identificação de 1365 inícios de transcrição internos a genes sugere que a produção de transcritos intragênicos (intraRNAs) seja um fenômeno amplamente distribuído no genoma desse halófilo. Experimentos de Northern blot confirmaram a produção de um transcrito correspondente a porção final do gene VNG_RS05220, e experimentos de Western blot revelaram que a tradução desses intraRNAs é responsável pela produção de pequenas proteínas correspondentes a domínios proteicos individuais, com importante papel funcional em condições específicas de crescimento. A análise de inícios de transcrição upstream a regiões codificantes de domínios similares em bactérias e outras archaea sugere que a produção de intraRNAs codificantes é um fenômeno amplamente distribuído em procariotos e pode ser responsável pelo aumento da diversidade do proteoma através da geração de isoformas de proteínas a partir de um único gene. Por fim, a análise de dados de RNA-seq, em conjunto com a busca por assinaturas conhecidas de término de transcrição em archaea, permitiu a identificação da posição final de 58 genes. Os dados obtidos a partir dos experimentos e análises realizados ajudam a traçar um panorama mais completo do transcritoma de H. salinarum NRC-1 e revelam a presença de novos transcritos que podem ser amplamente distribuídos em procariotos e apresentar importantes papéis funcionais.