Genômica funcional de micrornas no coração de vertebrados: zebrafish como organismo modelo
Carregando...
Data
2017-02-23
Autores
Nachtigall, Pedro Gabriel [UNESP]
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Nos vertebrados, o coração é o primeiro órgão a se formar e adquirir função no embrião e todos os eventos subsequentes na vida do organismo dependem de sua atividade. Ao longo da evolução desses animais, incluindo o Homo sapies, o coração adquiriu traços morfofuncionais distintos, resultando em fenótipos característicos nas mais variadas espécies viventes. Entretanto a base molecular que sustenta a variação fenotípica permanece pouco conhecida. Uma vez que o genoma desses animais é relativamente conservado quanto à estrutura e função, é plausível pensar que as variações morfofuncionais resultem, em grande parte, da expressão diferencial de genes e seus reguladores. MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificantes com importante função na regulação gênica pós-transcricional. Essas moléculas reconhecidamente atuam nosmais variados processos biológicos, incluindo as vias de biogênese e manutenção cardíaca. Contudo, até o momento, são escassos os dados disponíveis que tratam do impacto da atividade de miRNAs no desenvolvimento e evolução do coração de vertebrados. No presente estudo, com o objetivo de gerar novos conhecimentos acerca da base molecular da variabilidade fenotípica do coração, foi realizada a caracterização e análise comparativa das assinaturas de expressãodo conjunto total de miRNAs no coração de espécies representativas dos cinco grandes grupos de vertebrados. Para isso, os transcritos de miRNAs de amostras detecido cardíaco de 13 espécies distintas foram investigados por RNA-seq e detalhadamente analisados por bioinformática. Como resultado, foi verificada a expressão conservada de 32 miRNAs em todas as 13 espécies analisadas, indicando a atuação de forças seletivas mantenedoras sobre essas moléculas reguladoras, cuja importância biológica se manifesta independentemente do tempo de divergência filogenética que separa esses organismos. Adicionalmente, a análise de ontologia gênica revelou que todos os 32 miRNAs conservados possuem funções relacionadas ao desenvolvimento e ritmo cardíaco, características primordiais para explicar a evolução diferencial da morfologia cardíaca. Além disso, analisou-se o papel do miR-129 na regulação da expressão do gene Bmp4, importante para o desenvolvimento cardíaco, verificando-se a potencial interação entre essas moléculas in vivo em embriões de zebrafish. Análises funcionais entre o miR-129 e os fatores Tbx, que estão em andamento, irão contribuir significativamente para a elucidação da participação desse miRNA no tecido cardíaco no genoma de vertebrados.
In vertebrates, heart is the first organ to form in the embryo and all subsequent events in the life of an organism depend on its function. Heart has acquired distinct morphological traits during vertebrate evolution, which leaded to distinct morphology traits in the living species. However, the molecular mechanisms that drive the differential morphology among these species remain uncharted. Taking into consideration the higher level of conservation of the genome among these species, we can infer that the differential expression of genes and regulators lead to the distinct pattern of heart morphology. MicroRNAs (miRNAs) are small molecules with an important role upon post-transcriptional regulation. These molecules have been shown essential for several cellular processes in vertebrates, including cardiac biology, but little is known about the roles of these small molecules in the development and evolution process of vertebrate’s heart. In the present study, we characterized the global expression of miRNAs in the heart of species from the five vertebrate groups, (fish, amphibians, reptiles, birds and mammals) and performed an evolutionary comparative analysis of miRNA expression signatures in order to bring novel insights about the molecular basis of heart phenotypic variability. RNA-seq was used to characterize miRNA expression profiles in the heart of 13 vertebrate species and deeply analyzed using bioinformatics. We found 32 miRNAs with conserved expression to all 13 species analyzed, indicating a conserved pathway of these miRNAs despite of the large divergence times isolating these organisms. GO analysis from 32 miRNAs in the human genome revealed that conserved miRNAs has functions on heart development and contraction rate, traits considered crucial for the differential morphology of the heart observed from fish to mammals. Furthermore, we validate the molecular interaction between miR-129 and Bmp4, important gene for the heart development. Moreoever, the functional analysis of interaction between miR-129 and Tbx factors will help elucidate the biological importance of miR-129 along heart development in vertebrates.
In vertebrates, heart is the first organ to form in the embryo and all subsequent events in the life of an organism depend on its function. Heart has acquired distinct morphological traits during vertebrate evolution, which leaded to distinct morphology traits in the living species. However, the molecular mechanisms that drive the differential morphology among these species remain uncharted. Taking into consideration the higher level of conservation of the genome among these species, we can infer that the differential expression of genes and regulators lead to the distinct pattern of heart morphology. MicroRNAs (miRNAs) are small molecules with an important role upon post-transcriptional regulation. These molecules have been shown essential for several cellular processes in vertebrates, including cardiac biology, but little is known about the roles of these small molecules in the development and evolution process of vertebrate’s heart. In the present study, we characterized the global expression of miRNAs in the heart of species from the five vertebrate groups, (fish, amphibians, reptiles, birds and mammals) and performed an evolutionary comparative analysis of miRNA expression signatures in order to bring novel insights about the molecular basis of heart phenotypic variability. RNA-seq was used to characterize miRNA expression profiles in the heart of 13 vertebrate species and deeply analyzed using bioinformatics. We found 32 miRNAs with conserved expression to all 13 species analyzed, indicating a conserved pathway of these miRNAs despite of the large divergence times isolating these organisms. GO analysis from 32 miRNAs in the human genome revealed that conserved miRNAs has functions on heart development and contraction rate, traits considered crucial for the differential morphology of the heart observed from fish to mammals. Furthermore, we validate the molecular interaction between miR-129 and Bmp4, important gene for the heart development. Moreoever, the functional analysis of interaction between miR-129 and Tbx factors will help elucidate the biological importance of miR-129 along heart development in vertebrates.
Descrição
Palavras-chave
Músculo cardíaco, RNA não-codificador, Transcriptoma, RNA, Vertebrados