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Tipo: TCC
Título: Análise evolucionária dos genes da oxidase terminal de plastídeo (PTOX) na subfamília Panicoideae
Título em inglês: Evolutionary analysis of plastid terminal oxidase (PTOX) genes in the Panicoideae subfamily
Autor(es): Salvador, Giovanna Magalhães Bastos
Orientador: Costa, José Hélio
Palavras-chave em português: Melhoramento genético;Duplicação;Filogenia;Anotação gênica
Palavras-chave em inglês: Genetic improvement;Duplication;Phylogeny;Gene annotation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Data do documento: 2025
Citação: SALVADOR, Giovanna Magalhães Bastos. Análise evolucionária dos genes da oxidase terminal de plastídeo (PTOX) na subfamília Panicoideae. 2025. 34 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Biotecnologia) — Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: As oxidases terminais de plastídio (PTOX) são proteínas-chave na cadeia de transporte de elétrons dos cloroplastos, atuando na fotoproteção e na homeostase redox em plantas. Enquanto a PTOX1 é associada à manutenção do equilíbrio oxidativo sob estresses leves a moderados, a PTOX2 predomina em condições extremas (ex.: seca, salinidade), promovendo a senescência via produção controlada de espécies reativas de oxigênio (ROS). Essa dicotomia funcional reflete adaptações críticas para espécies predominantes de ambientes de altas temperaturas e condições climáticas adversas. Este estudo investiga a diversificação evolutiva dos genes da PTOX na subfamília Panicoideae, selecionada devido à sua dominância ecológica e agrícola, representada por culturas estratégicas como milho (Zea mays), sorgo (Sorghum bicolor) e cana-de-açúcar (Saccharum spp.), e às suas adaptações únicas a ambientes de estresse hídrico e foto-oxidativo, como o metabolismo C4. Para isso, conduzimos análises filogenéticas e estruturais in silico da PTOX de 35 espécies representativas dessa subfamília, as quais se distribuem pelas tribos Andropogoneae, Paniceae e Paspaleae utilizando dados genômicos disponíveis no repositório do site NCBI. As sequências de cDNA codificantes da proteína PTOX foram obtidas e a fase de leitura das sequências proteicas foi verificada por meio da ferramenta de tradução do Expasy. Em seguida, realizou-se uma análise comparativa da estrutura exon/intron utilizando o Gene Structure Display Server (GSDS). Posteriormente, a análise filogenética foi realizada por Inferência Bayesiana com o objetivo de reconstruir as relações evolutivas dos genes da PTOX na subfamília Panicoideae. Os resultados revelaram notável conservação estrutural entre os genes, com organização gênica altamente preservada (nove éxons e oito íntrons), compatível com forte pressão seletiva funcional. As análises filogenéticas indicaram a ocorrência de um evento de duplicação gênica restrito à tribo Andropogoneae, com subsequente retenção de ambas as cópias em grande parte das espécies do grupo. Os dois genes foram identificados no mesmo cromossomo e separados por curtas distâncias genéticas, apontando para uma provável duplicação em tandem. Por outro lado, a subtribo Chrysopogoninae apresentou apenas um gene funcional, sugerindo perda secundária de PTOX2 após a duplicação ancestral.
Abstract: Plastid terminal oxidases (PTOX) are key proteins in the chloroplast electron transport chain, acting in photoprotection and redox homeostasis in plants. While PTOX1 is associated with maintaining oxidative balance under mild to moderate stresses, PTOX2 predominates under extreme conditions (e.g., drought, salinity), promoting senescence via controlled production of reactive oxygen species (ROS). This functional dichotomy reflects critical adaptations for species predominant in high-temperature environments and adverse climatic conditions. This study investigates the evolutionary diversification of genes within the Panicoideae subfamily, selected due to its ecological and agricultural dominance, represented by strategic crops such as maize (Zea mays), sorghum (Sorghum bicolor), and sugarcane (Saccharum spp.), and its unique adaptations to water stress and photo-oxidative environments, such as C4 metabolism. To this end, we conducted in silico phylogenetic and structural analyses of the PTOX of 35 representative species from this subfamily, distributed across the Andropogoneae, Paniceae, and Paspaleae tribes, using genomic data available in the site NCBI repository. Protein-coding cDNA sequences for PTOX were obtained, and the protein sequence’s reading phase was verified using the Expasy Translate tool. Subsequently, a comparative analysis of exon/intron structure was performed using the Gene Structure Display Server (GSDS). Phylogenetic analysis was then conducted using Bayesian Inference to reconstruct the evolutionary relationships of PTOX’s genes within the Panicoideae subfamily. The results revealed remarkable structural conservation among PTOX’s genes, with a highly preserved gene organization (nine exons and eight introns), compatible with strong functional selective pressure. Phylogenetic analyses indicated the occurrence of a gene duplication event restricted to the Andropogoneae tribe, with subsequent retention of both copies in most species of the group. The two genes were identified on the same chromosome and separated by short genomic distances, pointing to a probable tandem duplication. Conversely, the Chrysopogoninae subtribe exhibited only one functional gene, suggesting secondary loss of PTOX2 after the ancestral duplication.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83385
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0005-1704-3757
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5738185852989930
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-7914-0150
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/9164931802712627
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:BIOTECNOLOGIA - Monografias

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