Transferència gènica horitzontal

TRANSFERÈNCIA GÈNICA HORITZONTAL

EN EUCARIOTES

TGH/L: fenòmen omnipresent

Es defineix com el moviment o transferència d’informació genètica a organismes que no són els propis descendents.

Teoria de l’endosimbiosi

HGT: com es produeix?

HGT: com ho detectem?

Incongruències filogenètiques

HGT: problemes per a detectar-la

• Pèrdua gènica diferencial

• Artefactes en la reconstrucció filogenètica

• Degeneració (milions d’anys)

• Poca diferència si es tracta de llinatges molt emparentats.

• Duplicació gènica ancestral…

Destí HGT

• No tots els gens/rutes metabòliques tenen la mateixa probabilitat de ser transmesos.

• Alguns gens HGT tenen funcions clarament adaptatives.

• ... la majoria semblen “transitoris”: el seu avantatge va lligat a un hàbitat particular, no són adaptatius ad aeternum.

Tipus HGT

• Tenim diverses possibilitats…

Tipus HGT• Procariotes Eucariotes.

• Eucariotes Eucariotes (infraestimada?)

• Procariotes orgànuls (molt estranya).

• Nucli Orgànuls

• Orgànul Orgànul (gènere d’escarabats mexicans)

• Eucariotes Procariotes (menys comú que vice-versa: N molt més grans en procariotes, altres mecanismes, poc “interès” pels gens eucariòtics?

Procariotes Eucariotes

• És la més comuna (procariotes N molt grans).

• Factors decisiu perquè es produeixi: “contacte”: connexió “íntima” amb el sistema vascular de l’hoste, engoliment i digestió…

• Exemples: Saccharomyces cerevisiae. Gen DHOD adquirit de Lactobacilliales (pèrdua del DHOD nadiu) i DBS1 dels α-proteobacteris.

Tipus HGT: Eucariota Eucariota

• Entre diferents llinatges de fongs (factors de virulència, MAT loci al gènere Stemphylium).

• Entre diferents patògens de plantes (fongs filamentosos del fílum ascomicets oomicets).

• Molts d’aquests gens provenen de procariotes: detecció més fàcil.

Tipus HGT

• Orgànul Orgànul: Citocrom b de mitocondris entre 3 espècies d’escarabats mexicans.

• Plastidis: cap cas documentat d’incorporació de gens nuclears (compactació genoma).

• Mitocondris: múltiples gens provinents del nucli.

• Quimeres (gen nadiu + gen d’orígen forani recombinació gen amb nova funció!).

• No- funcionals?

Transposons: cas especial d’HGT

• Degut a la seva naturalesa, HGT força més probable que la dels gens convencionals.

• Sembla més comú entre llinatges emparentats.

• Correlació entre HGT de transposons i HGT gènica?

•

HGT: reconstrucció filogenètica

Exemples HGT

• Cromosoma 19 d’Ostreococcus tauri: no s’assembla al d’altres algues verdes. Sembla derivat completament d’un altre llinatge!

Casos HGT

• Coanoflagel·lats (Monosiga brevicollis): Més de 1.000 gens provinents d’algues, alguns dels quals van passar a animals.

Exemples HGT

Elysia chlorotica

Cargols marins “fotosintètics”: Aquests organismes adquireixen els cloroplasts d’una espècie d’algues de la qual s’alimenten (Vaucheria litorea) i poden fer la fotosíntesi amb l’energia solar: molt important en períodes d’escassetat, perquè poden emmagatzemen els sucres. Elysia no pot fabricar els cloroplasts per sí sol, però tot indica que la seva capacitat de mantenir-los depèn d’alguns gens (psbO) que haurien passat al nucli per HGT, originalment provinents d’aquestes algues.

Bibliografia

• Schwartz, J. A., Curtis, N. E., & Pierce, S. K. (2010). Using algal transcriptome sequences to identify transferred genes in the sea slug, Elysia chlorotica. Evolutionary Biology, 37(1), 29-37.

• Hall, C., Brachat, S., & Dietrich, F. S. (2005). Contribution of horizontal gene transfer to the evolution of Saccharomyces cerevisiae. Eukaryotic Cell, 4(6), 1102-1115.

• Bergthorsson, U., Adams, K. L., Thomason, B., & Palmer, J. D. (2003). Widespread horizontal transfer of mitochondrial genes in flowering plants. Nature, 424(6945), 197-201.

• Nedelcu, A. M., Miles, I. H., Fagir, A. M., & Karol, K. (2008). Adaptive eukaryote to eukaryote lateral gene ‐ ‐transfer: stress related genes of algal origin in the closest unicellular relatives of animals. ‐ Journal of evolutionary biology, 21(6), 1852-1860.

• Derelle, E., Ferraz, C., Rombauts, S., Rouzé, P., Worden, A. Z., Robbens, S., ... & Moreau, H. (2006). Genome analysis of the smallest free-living eukaryote Ostreococcus tauri unveils many unique features. Proceedings of the National Academy of Sciences, 103(31), 11647-11652.

• Patron, N. J., Rogers, M. B., & Keeling, P. J. (2004). Gene replacement of fructose-1, 6-bisphosphate aldolase supports the hypothesis of a single photosynthetic ancestor of chromalveolates. Eukaryotic Cell, 3(5), 1169-1175.

• Andersson, J. O., Sarchfield, S. W., & Roger, A. J. (2005). Gene transfers from nanoarchaeota to an ancestor of diplomonads and parabasalids. Molecular biology and evolution, 22(1), 85-90.

• Richards, T. A., Dacks, J. B., Jenkinson, J. M., Thornton, C. R., & Talbot, N. J. (2006). Evolution of filamentous plant pathogens: gene exchange across eukaryotic kingdoms. Current Biology, 16(18), 1857-1864.