Utilização de métodos de comparação de sequências para a detecção de genes taxonomicamente restritos

Desde a década de 1990, os esforços internacionais para a obtenção de genomas completos levaram à determinação do genoma de inúmeros organismos. Isto, aliado ao grande avanço da computação, tem permitido o uso de abordagens inovadoras no estudo da estrutura, organização e evolução dos genomas e na predição e classificação funcional de genes. Entre os métodos mais comumente empregados nestas análises está a busca por similaridades entre sequências biológicas. Análises comparativas entre genomas completamente sequenciados indicam que cada grupo taxonômico estudado até o momento contém de 10 a 20% de genes sem homólogos reconhecíveis em outras espécies. Acredita-se que estes genes taxonomicamente restritos (TRGs) tenham um papel importante na adaptação a nichos ecológicos particulares, podendo estar envolvidos em importantes processos evolutivos. Entretanto, seu reconhecimento não é simples, sendo necessário distingui-los de ORFs não-funcionais espúrias e/ou artefatos derivados dos processos de anotação gênica. Além disso, genes espécie- ou gêneroespecíficos podem representar uma oportunidade para o desenvolvimento de métodos de identificação e/ou tipagem, tarefa relativamente complicada no caso dos procariotos, onde o método padrão-ouro na atualidade envolve a análise de um grupo de vários genes (MultiLocus Sequence Typing MLST). Neste trabalho utilizamos dados produzidos através de análises comparativas de genomas e de sequências para identificar e caracterizar genes espécie- e gênero-específicos, os quais possam auxiliar no desenvolvimento de novos métodos para identificação e/ou tipagem, além de poderem lançar luz em importantes processos evolutivos (tais como a perda e ou origem de genes em linhagens particulares, bem como a expansão de famílias de genes em linhagens específicas) nos organismos estudados.

Since the 1990s, international efforts to obtain complete genomes led to the determination of the genome of many organisms. This, coupled with great advances in computing, has allowed the use of innovative approaches in the study of structure, organization and evolution of genomes and the prediction and functional classification of genes. Among the methods most commonly employed in such analysis is the search for similarities between biological sequences. Comparative analysis of whole genome sequences indicate that each taxonomic group studied so far contain 10 to 20% of genes with no recognizable homologues in other species. It is believed that these taxonomically restricted genes (TRGs) have an important role in adaptation to particular ecological niches and may be involved in important evolutionary processes. However, the recognition of such genes is not simple, being necessary to distinguish them from spurious ORFs nonfunctional and / or artifacts from the processes of gene annotation. Furthermore, species- or genus-specific genes may be an opportunity for the development of methods for identification and / or typing, a relatively complicated task in the case of prokaryotes, where the gold standard at present involves the analysis of a group of several genes (Multilocus Sequence Typing - MLST). This study used data generated through comparative analysis of genome sequences to identify and characterize species- and genusspecific genes, which may help in the development of new methods for identification and / or typing, and can possibly shed light on important evolutionary processes (such as loss and / or origin of genes in particular lineages, as well as expansion of gene families in specific strains) involving the studied organisms.