Aplicação do sequenciamento de leituras curtas no estudo da variabilidade genômica de organismos relevantes para a carcinicultura
dc.contributor.advisor | Lanza, Daniel Carlos Ferreira | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-1341-4814 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6851351991421755 | pt_BR |
dc.contributor.author | Soares, Paulo Eduardo Toscano | |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-4159-8569 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/1232677110942724 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Dalmolin, Rodrigo Juliani Siqueira | |
dc.contributor.referees2 | Sakamoto, Tetsu | |
dc.contributor.referees3 | Ortega, José Miguel | |
dc.contributor.referees4 | Farias, Sávio Torres de | |
dc.date.accessioned | 2024-08-27T20:44:44Z | |
dc.date.available | 2024-08-27T20:44:44Z | |
dc.date.issued | 2023-12-01 | |
dc.description.abstract | Over the last two decades, short-read sequencing has become a central tool in genomic studies allowing the rapid and accurate discovery of high-quantity DNA sequences. This made it possible to apply sequencing in activities of economic interest such as shrimp farming, allowing, for example, the identification of pathogens and genotyping of hundreds to thousands of shrimps simultaneously and the detection of genetic variants of these pathogens. This sequencing can also help in the discovery of genetic markers, such as microsatellites and SNPs, which can be brought together in a genotyping panel, making it scalable and reducing the cost per sample of its application. Specifically in shrimp farming, this technology has proven to be extremely valuable, especially for studying the shrimp genome. Nuclear and mitochondrial genome analyzes provide crucial information about origin, adaptability and other evolutionary aspects that are vital for optimizing shrimp farming. Due to the high depth of coverage of these sequences, it is possible to capture genetic diversity in the samples, allowing the discovery of genetic variations in mitochondrial populations (heteroplasmy) occurring in shrimp and in pathogens, such as viruses that affect them. This presents a unique opportunity to study the impacts of this genetic diversity on the use of mitochondrial markers and the discovery of viral variants and quasispecies. This translates into more informed management practices, minimizing outbreaks and optimizing shrimp health. The implementation of panels based on SNPs is a clear example of the impact of genotyping, demonstrating how the technology can be used to improve genetic selection practices in shrimp farming. In this work, the impact of mitochondrial genetic diversity was evaluated in a virus that affects shrimp farming and shrimp using bioinformatics approaches. First, the occurrence of heteroplasmy was assessed by analyzing muscle sequencing data from a single shrimp, detecting patterns of variability and conservation in the mitogenomes of that individual, in addition to comparing this internal variability with that observed among other mitogenomes and observing the impact on markers in the control region, widely used in population studies. Second, the genetic variability of the shrimp infectious myonecrosis virus obtained from tanks in a viral outbreak situation was evaluated, obtaining the genotype of the most prevalent variant for phylogenetic analyses, revealing its possible origin and relationship with other existing lineages, and secondary variants, evaluating the occurrence of viral quasispecies. Finally, based on previously existing data, a panel of 25 SNP markers (15 genomic and 10 mitochondrial) was developed aiming at low-cost genotyping of the shrimp Penaeus vannamei by multiplex PCR amplification followed by silico parentage analysis. This last project is currently ongoing, and the primers have already been evaluated, and now it remains to continue with sequencing and bioinformatics analyses. In short, this work showed that short-read sequencing is capable of capturing genetic diversity, bringing new insights to shrimp farming by exposing the impact on markers, viral variability and, in the future, the impact of this variability on genotyping panels. | pt_BR |
dc.description.resumo | Nas últimas duas décadas, o sequenciamento de leituras curtas se tornou uma ferramenta central nos estudos genômicos permitindo a rápida e precisa descoberta de sequências de DNA em alta quantidade. Isso viabilizou a aplicação do sequenciamento em atividades de interesse econômico como a carcinicultura permitindo, por exemplo, a identificação de patógenos e a genotipagem, tanto de centenas a milhares de camarões simultaneamente quanto a detecção de variantes genéticas desses patógenos. Esse sequenciamento pode também auxiliar na descoberta de marcadores genéticos, como os microsatélites e SNPs, que podem ser reunidos em um painel de genotipagem, tornando escalável e reduzindo o custo por amostra da sua aplicação. Especificamente na carcinicultura, esta tecnologia tem se mostrado extremamente valiosa, principalmente para o estudo do genoma de camarões. As análises dos genomas nuclear e mitocondrial fornecem informações cruciais sobre origem, adaptabilidade e outros aspectos evolutivos que são vitais para a otimização da criação de camarões. Devido à alta profundidade de cobertura dos desses sequenciamentos, é possível capturar a diversidade genética nas amostras, permitindo descobrir variações genéticas em populações mitocondriais (heteroplasmia) ocorrendo nos camarões e nos patógenos, como os vírus que os acometem. Surge assim, uma oportunidade única de se estudar os impactos dessa diversidade genética no uso de marcadores mitocondriais e na descoberta de variantes e quasispécies virais. Isso se traduz em práticas de manejo mais informadas, minimizando surtos e otimizando a saúde dos camarões. Já a implementação de painéis baseados em SNPs é um claro exemplo do impacto da genotipagem, demonstrando como a tecnologia pode ser usada para melhorar as práticas de seleção genética em carcinicultura. Neste trabalho, avaliou-se o impacto da diversidade genética mitocondrial, em um vírus que acomete a carcinicultura e no camarão por abordagens de bioinformática. Primeiro, foram avaliadas a ocorrência de heteroplasmia analisando-se dados do sequenciamento do músculo de um único camarão, detectando padrões de variabilidade e conservação nos mitogenomas desse indivíduo, além de comparar essa variabilidade interna com a observada entre outros mitogenomas e observar o impacto em marcadores na região de controle, muito utilizada em estudos populacionais. Segundo, avaliou-se a variabilidade genética do vírus da mionecrose infecciosa do camarão obtido em tanques em situação de surto viral, obtendo-se o genótipo da variante mais prevalente para análises filogenéticas, revelando sua possível origem e relação com demais linhagens existentes, e de variantes secundárias, avaliando a ocorrência de quasispécies virais. Por último, a partir de dados previamente existentes, foi desenvolvido um painel de 25 marcadores de SNPs (15 genômicos e 10 mitocondriais) objetivando a genotipagem a baixo custo do camarão Penaeus vannamei por amplificação por PCR multiplex seguido de análises de parentesco in silico. Atualmente este último projeto encontra-se em andamento e já teve os iniciadores avaliados, restando agora seguir com o sequenciamento e as análises de bioinformática. Em suma, este trabalho mostrou que o sequenciamento de leituras curtas é capaz de capturar a diversidade genética, trazendo novas percepções para a carcinicultura ao expor o impacto em marcadores, a variabilidade viral e, futuramente, o impacto dessa variabilidade em painéis de genotipagem. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | SOARES, Paulo Eduardo Toscano. Aplicação do sequenciamento de leituras curtas no estudo da variabilidade genômica de organismos relevantes para a carcinicultura. Orientador: Dr. Daniel Carlos Ferreira Lanza. 2023. 124f. Tese (Doutorado em Bioquímica e Biologia Molecular) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59923 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Penaeus vannamei | pt_BR |
dc.subject | Sequenciamento de leituras curtas | pt_BR |
dc.subject | Heteroplasmia | pt_BR |
dc.subject | Genotipagem | pt_BR |
dc.subject | Quasispécies | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS | pt_BR |
dc.title | Aplicação do sequenciamento de leituras curtas no estudo da variabilidade genômica de organismos relevantes para a carcinicultura | pt_BR |
dc.title.alternative | Application of short read sequencing to study the genomic variability of organisms relevant to shrimp farming | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
Arquivos
Pacote Original
1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
- Nome:
- Aplicacaosequenciamentoleituras_Soares_2023.pdf
- Tamanho:
- 5.42 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Nenhuma Miniatura disponível