Padrão evolutivo de famílias gênicas ácido fosfatídico fosfatase (PAP) em Viridiplantae : seu potencial papel na adaptação de plantas a ambientes heterogêneos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Lacerda, Maria Eduarda Gonçalves
• Orientador(a): Zolet, Andreia Carina Turchetto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Lipídios; Filogenia; Viridiplantae
• Palavras-chave em Inglês: Lipids; Phylogeny; Plant Adaptation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/301010

A sobrevivência das plantas em diferentes ambientes exige que elas sejam altamente tolerantes ou desenvolvam capacidades adaptativas a condições estressantes, onde os lipídios são importantes sinalizadores moleculares e remodeladores fisiológicos, fornecendo proteção, vigor e respondendo à adaptação das plantas. As enzimas PAP (LPP e LIPIN) são conhecidas por sua atividade enzimática como fosfatases, atuando como sinalizadores moleculares ou contribuindo diretamente para a síntese lipídica. Interessantemente, embora as LPPs e LIPINs sejam similares, elas possuem particularidades, sendo diferenciadas por sua localização celular, seletividade do substrato e propriedades físico-químicas. Este estudo visa explorar aspectos evolutivos e funcionais de LPPs e LIPINs através de uma abordagem genômica e filogenética, a fim de entender a diversidade atual de parálogos e ortólogos dessas famílias de genes. No primeiro capítulo focamos na história evolutiva das LPPs para entender sua origem e diversificação. Nesse estudo identificamos 665 genes LPPs em 79 espécies, incluindo procariotos e eucariotos de diversos grupos taxonômicos. A análise filogenética de máxima verossimilhança (ML) revelou a origem ancestral dos genes LPPs em espécies de divergência precoce, arqueas e cianobactérias. A filogenia é organizada em cinco clados bem resolvidos: I (LPPα1-4), II (LPPβ), III (LPPδ), IV (LPPγ) e V (LPPε1/ε2). Cada clado mostra conservação na localização e função subcelular. Nossa investigação sobre se a seleção positiva ou purificadora impulsionou a diversificação do gene LPP, promovendo a adaptação de plantas a ambientes contrastantes, identificou cinco sítios sob seleção positiva ao analisar o clado LPPβ em angiospermas. No capítulo 2 focamos na identificação e caracterização de ambas LPPs e LIPINs em Eugenia uniflora, uma espécie amplamente distribuída na Floresta Atlântica e que têm populações localmente adaptadas em ambientes contrastantes, visando compreender o papel desses genes na adaptação dessa espécie. Identificamos oito genes LPP e dois genes LIPIN em E. uniflora, além de 46 genes LIPIN em outras 23 espécies, majoritariamente em plantas. As relações evolutivas, inferidas por meio de análise de máxima verossimilhança (ML), indicam que a origem da família de genes LIPIN é antiga, remontando a linhagens de algas e plantas. No entanto, duplicações mais recentes são evidentes em estreptófitas, resultando em dois clados primários de angiospermas que correspondem ao evento de duplicação que separa os genes LIPIN1 e LIPIN2. Esses clados são evolutivamente distintos das linhagens parálogas observadas em outras algas, levedura e humanos. Os genes LPP de E. uniflora estão distribuídos nos mesmos cinco clados propostos para a filogenia da família LPP, assim como os genes LIPIN se distribuem nos dois clados propostos. As progênies dessa espécie foram submetidas a condições de seca, o que não influenciou a expressão diferencial (ED) de genes LIPIN, entretanto encontramos cinco genes LPP na população de Restinga com ED, três do Clade I (LPPα1-4) regulados negativamente, e um no Clade III e IV, respectivamente, LPPδ, LPPε1/ε2 regulados positivamente, em condições de seca, enquanto na população da Mata Ciliar, apenas um gene LPP do clade IV foi regulado positivamente. Essas descobertas destacam os traços adaptativos e de diversificação ambiental associados à conservação de genes parálogos em genomas diversos. Em geral, este estudo contribuiu para uma ampla compreensão da evolução da família do gene LPP, com foco em parálogos pouco estudados até o momento, além da identificação e caracterização dessas famílias gênicas em uma espécie nativa e de importância ambiental.