Evolução e organização genômica do gene FOXL2 em vertebrados

Abstract

FOXL2 representa um importante gene, membro da família do domínio forkhead, responsável principalmente pelo desenvolvimento de ovários durante a determinação e diferenciação sexual de fêmeas. Os estudos evolutivos realizados anteriormente foram limitados considerando o número de cópias gênicas e unidades taxonômicas analisadas. Para analisar um grande número de sequências de FOXL2 e contribuir para um cenário mais claro da história evolutiva do gene, uma ampla análise evolutiva do domínio forkhead e do gene FOXL2 foi realizada. Um total de 2.464 sequências para o domínio forkhead foram recuperadas e, subsequentemente, 62 sequências representativas para o FOXL2 foram utilizadas na análise evolutiva do gene. A contribuição mais importante deste estudo foi a descoberta de um novo subgrupo de ortólogos de FOXL2 (parálogos para outros FOXL2) presente no celacanto Latimeria chalumnae (celacanto do Oeste do Oceano Índico), na ave Taeniopygia guttata (tentilhão) e no marsupial Monodelphis domestica (gambá). Este novo cenário indica um evento de duplicação gênica em um ancestral de vertebrados ósseos (Euteleostomi). Com base nas análises das regiões sintênicas de ambas as cópias de FOXL2, o evento de duplicação não ocorreu em um único gene, mas em um bloco de genes. Além disso, a distribuição da cópia duplicada se mostrou complexa entre os vertebrados, especialmente em tetrápodas, e os resultados apoiam fortemente uma perda desta cópia nas espécies de euterianos. Finalmente, o cenário observado no presente estudo sugere uma atualização para a nomenclatura do gene FOXL2, estendendo a nomenclatura de FOXL2A e FOXL2B, sugerida para teleósteos, para todas as sequências de vertebrados, contribuindo, portanto, para o estabelecimento de um novo contexto evolutivo para o gene FOXL2

The FOXL2 gene is an important member of the forkhead domain family, primarily responsible for the development of ovaries during female sex determination and differentiation. The evolutionary studies conducted previously were limited considering the number of gene copies and taxonomic units analyzed. To analyze a large number of sequences for FOXL2 and contribute to a clearer picture of the evolutionary history of the gene, a broad evolutionary analysis of the forkhead domain and FOXL2 was performed. A total of 2,464 sequences for the forkhead domain were recovered, and subsequently, 62 representative sequences for FOXL2 were used in the evolutionary analysis of this gene. The most important contribution of this study was the discovery of a new subgroup of FOXL2 orthologs (paralogs to other FOXL2 genes) observed in the coelacanth Latimeria chalumnae (West Indian Ocean coelacanth), in the avian Taeniopygia guttata (zebra finch) and in the marsupial Monodelphis domestica (opossum). This new scenario indicates a gene duplication event in an ancestor of bony vertebrates (Euteleostomi). Furthermore, based on the analysis of the syntenic regions of both FOXL2 copies, the duplication event did not occur in a single gene but in a block of genes. Moreover, the duplicated copy distribution was shown to be complex across vertebrates, especially in tetrapods, and the results strongly support a loss of this copy in eutherian species. Finally, the scenario observed in this study suggests an update for FOXL2 gene nomenclature, extending the actual suggested teleost naming of FOXL2A and FOXL2B to all vertebrate sequences and contributing to the establishment of a new evolutionary context for the FOXL2 gene