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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.41.2013.tde-02082013-161104
Documento
Autor
Nome completo
Fábio Henrique Kuriki Mendes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2013
Orientador
Banca examinadora
Meyer, Diogo (Presidente)
Brito, Reinaldo Otavio Alvarenga Alves de
Vibranovski, Maria Dulcetti
Título em português
Seleção natural em genes HLA e seu efeito sobre regiões adjacentes do genoma
Palavras-chave em português
Efeito carona
HLA
Seleção natural
Resumo em português
O MHC é uma região genômica que contém genes de papel central na resposta imune adaptativa. Genes do MHC e, particularmente, genes HLA em humanos, estão envolvidos susceptibilidade e resistência a doenças infecciosas, na predisposição a doenças autoimunes e na rejeição de órgãos transplantados. Essas descobertas incentivaram uma série de estudos sobre padrões da variabilidade genética em genes HLA, que demonstraram possuir uma variação bastante distinta da expectativa neutra. Essa contundente evidência de seleção natural, ímpar no genoma humano, levanta uma série de perguntas a respeito das forças evolutivas específicas que agem nesses genes e as implicações genômicas para a evolução da região como um todo. O presente estudo investiga como a seleção natural afeta e é afetada pela diversidade de genes que estão ligados fisicamente a outros que constituem alvos de seleção. Nossa expectativa é que seleção balanceadora forte sobre genes HLA interfere na eficácia com que a seleção purificadora remove variantes deletérias em loci próximos. Especificamente, a partir da anotação funcional de variantes genéticas, testamos se grupos de genes ligados fisicamente aos genes HLA apresentam uma diversidade mais alta do que seria esperado na ausência de seleção balanceadora e de carona genética causada por ela, e se essa diversidade é enriquecida com variantes possivelmente deletérias. Por meio da análise de razão entre polimorfismos não-sinônimos e sinônimos (e diversas outras estatísticas relacionadas), fomos capazes de observar que loci próximos a genes HLA acumulam um excesso de variação não-sinônima (e portanto potencialmente deletéria). O grau de deleteriedade foi confirmado pelo emprego do software Polyphen 2, que utiliza como critério de classificação a conservação das sequências nucleotídicas e informação das estruturas protéicas, e pela análise de estatísticas como Pdel/Pn e Pdel/Ps. De acordo com testes de McDonald-Kreitman e o Índice de Neutralidade, entretanto, parte dessa variação deletéria se fixa em longo prazo, o que sugere que a seleção em genes HLA pode interferir tanto nos padrões de polimorfismos como de divergência
Título em inglês
Natural selection on HLA and its effects on adjacent regions of the genome
Palavras-chave em inglês
Hitchhiking effect
HLA
Natural selection
Resumo em inglês
The MHC is a genomic region that contains genes with a central role in the adaptive immune response. Genes in the MHC region, in particular the HLA genes of humans, are involved in the differential susceptibility and resistance to infectious diseases, predisposition to autoimmune diseases and the rejection of transplanted organs. These findings have fueled a series of studies on patterns of genetic variation at HLA genes, which have conclusively demonstrated that their variation deviates from neutral expectations. Such strong evidence of natural selection, with few counterparts in the remainder of the human genome, raise a series of questions concerning the specific evolutionary forces acting on this region and their genomic implications for the evolution of the region as a whole. This work investigates how natural selection affects and is affected by the diversity of genes that are physically linked to those that are units of selection. Our expectation is that strong selection on HLA genes may interfere with the efficacy of selection in removing deleterious variants at closely linked loci. Specifically, by using functional annotations of genetic variants, we test whether sets of genes physically linked to the strongly selected HLA loci show a higher diversity than would be expected in the absence of balancing selection and genetic hitchhiking caused by it, and if this diversity is enriched for putatively deleterious variants. By analyzing the ratio of nonsynonymous to synonymous polymorphisms (and several related statistics) we were able to show that loci close to HLA genes are harboring an excess of nonsynonymous (and hence potentially deleterious) variation. The deleteriousness was confirmed by employing Polyphen 2 - a software that uses nucleotide sequence conservation and protein structure information to classify variants as deleterious or not - and computing statistics such as Pdel/Pn and Pdel/Ps. According to McDonald-Kreitman tests and the Neutrality Index, however, part of this putatively deleterious variation reaches fixation over long timespans, suggesting that selection at the HLA genes may be interfering with both the transient patterns of polymorphism and substitution processes
 
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Fabio_Mendes.pdf (667.79 Kbytes)
Data de Publicação
2013-09-12
 
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