Divergencia funcional de genes duplicados en Saccharomyces cerevisiae.

Abstract

"Se ha propuesto que la duplicación de genes es el proceso principal por el cual se obtiene nuevo material genético en los organismos. Esta duplicación puede llevarse a cabo a diferentes niveles, desde la copia de un solo gen o un grupo de genes por recombinación ilegítima, a la duplicación de fragmentos de cromosomas, cromosomas completos o todo el genoma. En el grupo de los hongos hemiascomicetos hay evidencia de que una levadura ancestral duplicó su genoma y después, por rearreglos genéticos y especiación, se dió origen al linaje de Saccharomyces cerevisiae y al linaje de Candida glabrata entre otras especies. Muchos de los genes duplicados, producto de la duplicación completa del genoma, que presenta S. cerevisiae codifican para proteínas que participan en rutas metabólicas como la glucólisis y el metabolismo del nitrógeno. Se ha propuesto que el aumento en número de los genes de la ruta de la glucólisis incrementó el flujo de glucosa hasta la fermentación, dándole el fenotipo característico a esta levadura de fermentar la glucosa tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. Por otro lado, en algunos nodos que comunican la glucólisis con el metabolismo del nitrógeno y la biosíntesis de aminoácidos, o la biosíntesis de aminoácidos con el catabolismo de los mismos, las reacciones son catalizadas por isoenzimas que son codificadas por genes duplicados (BAT1/BAT2, GDH1/GDH3, LEU4/LEU9, LYS20/LYS21, SER3/SER33 y SAM1/SAM2). Sin embargo, no se sabe con claridad por qué estos genes fueron mantenidos en el genoma aunque se ha observado que algunos de estos parálogos presentan una expresión diferencial dependiente de la fuente de carbono. Estamos interesados en tratar de entender cuál fue el destino evolutivo de los genes duplicados mencionados anteriormente mediante genómica comparada y experimentos de complementación funcional."

"It has been proposed that gene duplication is the main process by which new genetic material is obtained in the organisms. This duplication can take place at different levels, from a single copy of a gene or several genes due to non homologous recombination, to the duplication of a chromosome fragment, a complete chromosome or whole genome duplication. In the hemiascomicetes group of fungi, there is evidence that an ancestral yeast duplicate its genome, and then, by genetic rearrangement and especiation events the Saccharomyces cerevisiae and Candida glabrata groups among others derived. Several duplicated genes, product of whole genome duplication in S. cerevisiae, code for proteins involved in metabolic pathways such as glycolisis and nitrogen metabolism. It has been proposed that the increase in number of genes encoding proteins of the glycolisis pathway also modified the glucose flux throughout fermentation; giving the characteristic fenotype of this yeast to ferment glucose in the presence or absence of oxygen. On the other hand, some of the nodes that connect the glycolisis pathway with nitrogen metabolism and amino acid biosynthesis, or the amino acid biosynthesis pathway with the catabolism of amino acids, are catalysed by isoenzymes encoded by duplicated genes (BAT1/BAT2, GDH1/GDH3, LEU4/LEU9, LYS20/LYS21, SER3/SER33, SAM1/SAM2). However, it isn’t clear why these genes have been maintained in the genome. It has been observed that several of these paralogues have a diferential gene expression which is dependent of the carbon source. We are interested in understand which was the evolutionary fate of these duplicated genes by a comparative genomics approach and functional complementation assays. “In silico” analysis of the gene promoter regions presented in this work showed that cis-regulatory elements present in the 5´ region of the S. kluyveri ortologous gene are distributed in an assymetric form at the promoter of each duplicated gene copy of S. cerevisiae"