Origens e potencial funcional de retrocópias no genoma de humanos e outros animais: uma abordagem em larga escala de identificação de retrocópias em diversos genomas animais e o estudo do seu padrão de expressão em tecidos normais humanos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Conceição, Helena Beatriz da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Animals; Bioinformática; Bioinformatics; Evolução; Evolution; Expression; Funcionalidade; Functionality; Humans; Identificação; Identification; Retrocópias; Retrocopies
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-17012024-115249/

Retrocópias (também nomeadas de pseudogenes processados) são cópias de genes codificadores originadas por meio do mecanismo de duplicação mediado por RNA e são caracterizadas pela conservação apenas dos exons de seus genes parentais, a ausência de íntrons, frequente presença de cauda poliA integrada ao genoma e ausência de regiões promotoras parentais. Essas características são utilizadas para identificar retrocópias desde a década de 1980, quando muitos genes retroduplicados humanos foram reportados pela primeira vez. No entanto, a busca sistemática por retrocópias tornou-se possível apenas após o sequenciamento e montagem completos do Genoma Humano, que possibilitou o desenvolvimento de tecnologias de sequenciamento mais avançadas, melhorias na anotação do transcriptoma e o surgimento de novas ferramentas computacionais. No início dos anos 2000, as primeiras análises abrangentes para identificar retrocópias no genoma humano e em outras espécies foram realizadas, seguidas por estudos adicionais que se estendem até hoje. No entanto, a literatura sobre identificação e análise funcional de retrocópias ainda carece de análises aprofundadas e abordagens mais abrangentes. Nesta tese apresentamos uma investigação sistemática e abrangente para a identificação de retrocópias em 44 espécies, de humanos a invertebrados. Primeiro, construímos uma pipeline para identificar, caracterizar, organizar e disponibilizar via web informações sobre as 219.948 retrocópias desses 44 organismos. Todas as informações sobre posição genômica, genes parentais, tamanho das retrocópias, expressão, conservação entre espécies, entre outras, foram organizadas em um banco de dados público, a RCPedia2.0. Em um estudo complementar, investigamos o impacto e potencial funcional das retrocópias transcritas no genoma humano. Para isso, realizamos análises complexas que combinaram dados de sequenciamento de RNA de múltiplos tecidos, dados epigenéticos, e de Ribosome Sequencing para, primeiro, elucidar a expressão de retrocópias e como elas podem ser reguladas e depois avaliar suas funcionalidades. Descobrimos que aproximadamente 50% (cerca de 4.000) das retrocópias presentes no genoma humano são expressas e apresentam seus níveis de expressão regulados em tecidos saudáveis. Cerca de 25% dessas retrocópias são expressas em apenas um tecido (principalmente nos testículos), enquanto que aproximadamente 15% delas são expressas em todos os tecidos humanos investigados. Nossos dados indicam que a força motriz para a expressão dessas retrocópias é a sua localização genômica próxima a genes codificadores de proteína ou a idade (mais antiga) de origem dessas retrocópias. Confirmamos ainda que um subconjunto de retrocópias é traduzido, enfatizando seu potencial funcional. Portanto, nesta tese, destacamos um segmento frequentemente ignorado no transcriptoma humano e de outras espécies: as retrocópias (ou pseudogenes processados). Não apenas revelamos o considerável potencial funcional delas e sua capacidade de gerar inovações genéticas por meio do mecanismo de retrotransposição de genes codificadores, mas também estabelecemos as bases para uma exploração abrangente e específica de cada uma dessas numerosas retrocópias.