LUCIANA MARA FÉ GONÇALVES Manaus, Amazonas Dezembro
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MINISTÉRIO DA CIÊNCIA, TECNOLOGIA, INOVAÇÕES E COMUNICAÇÕES – MCTIC INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS DA AMAZÔNIA – INPA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA, CONSERVAÇÃO E BIOLOGIA EVOLUTIVA – PPG GCBEv Perfil transcriptômico do tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1818) revela adaptação local de duas populações artificialmente criadas e plasticidade regional sobre um cenário extremo de mudança climática LUCIANA MARA FÉ GONÇALVES Manaus, Amazonas Dezembro, 2019 ii LUCIANA MARA FÉ GONÇALVES Perfil transcriptômico do tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1818) revela adaptação local de duas populações artificialmente criadas e plasticidade regional sobre um cenário extremo de mudança climática*† Orientadora: VERA MARIA FONSECA DE ALMEIDA E VAL Agências Financiadoras: CAPES (n°. 39/2012, Projeto Pró-Amazônia); CNPq (n°. 465540/2014-7, INCT-ADAPTA II e n°. 424468/2016-6, Chamada Universal); FAPEAM (n°. 0621187/2017, INCT-ADAPTA II) Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Genética, Conservação e Biologia Evolutiva como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Genética, Conservação e Biologia Evolutiva. Manaus, Amazonas *Pesquisa autorizada pelo CEUA/INPA em 07 de novembro de 2016 (n°. de aprovação 032/2016). Dezembro/2011 †Projeto sob Anotação de Responsabilidade Técnica (ART) n°. 2016/00090 – CRBio 90936/06-D. Manaus, Amazonas Dezembro, 2019 iii iv Sinopse Este estudo teve como objetivo avaliar comparativamente o transcriptoma diferencial de duas populações de tambaqui de cativeiro tanto aclimatizadas em diferentes latitudes quanto sobre a influência de um cenário extremo de mudança climática. Palavras-chave: adaptação local; mudança climática; plasticidade fenotípica; RNA-Seq; tambaqui v Ao meu amor, André. Porque família é tudo. vi AGRADECIMENTOS Esta Tese encerra um período de 30 anos dedicados ao estudo. Tantos Mestres cruzaram o meu caminho que seria impossível mensurar a contribuição de cada um deles na minha formação acadêmica e pessoal. Ainda assim, é possível reconhecer que a educação é uma força transformadora da vida em todos os sentidos. Na minha, não foi diferente. Graças a Deus e ao esforço dos meus pais, concluo esta etapa com o coração repleto de orgulho, alegria e gratidão. Obrigada, Senhor Jesus e Nossa Senhora, por me manterem de pé até aqui e por cuidarem tão bem dos meus sonhos. Aos meus amados pais, Flávio e Lúcia Fé, pelo amor, carinho e dedicação incondicionais na minha criação e na do meu irmão, Fabrício. Vocês são minha referência de companheirismo e cumplicidade familiar. Amo muito vocês! Ao meu amado esposo, André Luis Gonçalves, por tudo o que você representa na minha vida ao longo desses 11 anos de relacionamento. Além de um sobrenome, você me presenteia diariamente com seu amor, carinho, amizade, companheirismo e respeito. Você é a minha família; os braços que quero abraçar, a boca que quero beijar, as metas com quem planejo alcançar, as vitórias com quem quero festejar, a trajetória de vida com quem desejo dividir... amo muito você! À carinhosa Leona, nossa gatinha preta, pela companhia durante as viagens do André, e por despertar meu coração à empatia, atenção e cuidado para com os animais. Aos membros e agregados das famílias Fé, Gonçalves, Lima, Lopes e Sousa pela união, alegria e boa convivência. Em especial, a Zenaide Fé, minha adorada vó, por sempre acreditar no meu potencial. Aos amigos-de-toda-vida pelos fortes laços de amizade, amor e sintonia que nos unem mesmo na distância que nos separam. Especialmente, à Grazy e Vivi pelas deliciosas sessões de ‘‘terapia’’ com café. À querida orientadora, Dra. Vera Val, pela oportunidade, confiança, carinho, amizade e generosidade. Muitas são as suas virtudes e ensinamentos que me inspiram a fazer Ciência com excelência e a crescer como mulher. Você é incrível! Ao estimado Dr. Adalberto Val pela oportunidade, respeito e confiança ao longo desses 10 anos de parceria. À MSc. Nazaré Silva pela sempre disponibilidade em ajudar e apoio moral e emocional em qualquer situação. À Dra. Alzira Miranda pela amizade, carinho, torcida e excelente assessoria técnica e intelectual na condução do Projeto Pró-Amazônia – Tambaqui. À Fer, agora Dra. Fernanda Dragan, pela parceria, apoio incondicional e companheirismo durante os experimentos e coletas. À Dra. Carolina Sá-Leitão, a quem carinhosamente chamo de Carolzona, pela alegria contagiante, cumplicidade, disposição e por aceitar tão bem meu temperamento de nuances meigo e reativo. vii Aos colegas do LEEM pela boa convivência e amizade. Especialmente, à Carolzona, Érica e Kátia pelos momentos de alegria e descontração no lanche da tarde, e à Jaque pelos agradáveis momentos de conversa com chá nos intervalos. Agradecimento especial também à Naza, Zizi, Renan, Karina, Carolzinha, Bia e Cadu por toda ajuda nas coletas experimentais. Ao Doutorando Deney Araújo pela primazia técnica nas análises dos dados de Bioinformática. Ao Dr. Carlos Henrique dos Santos pela colaboração na redação dos manuscritos. Às Professoras Maria do Carmo Fialho (UFAM) e Carolina Sá-Leitão (CIESA) por gentilmente abrirem as portas de suas salas para o meu Estágio Docência. Às integrantes do Conselho e da Comissão de Bolsa do PPG GCBEv, onde tive a honra de participar como Representante Discente, juntamente com Francy, no período de 09/2017 a 02/2019. Professoras Jacqueline, Vera, Eliana, Gislene e Francy, vocês são meus exemplos das geneticistas bem-sucedidas, da ética profissional e do valor feminino na Ciência. Às secretárias do LEEM e do PPG GCBEv pela disponibilidade, colaboração e gentileza em atender a qualquer demanda. Aos servidores do Departamento de Vigilância Ambiental e Controle de Doenças (DVA/FVS-AM/SUSAM) pelo acolhimento e ensinamentos no novo universo de estudo em Saúde Pública. Em especial, aos amigos, Raiane Aila e Walter, pela cumplicidade e bons momentos na hora do almoço. Aos colaboradores da CTTPA – SEPA/SEPROR em Balbina/AM (José Baracho e Ronan Freitas) e da Fazenda Santo Antônio Brumado em Mogi Mirim/SP (Paulo Longhi, Selmo e Ederson) pelo apoio logístico na aquisição dos lotes de juvenis de tambaqui. Ao suporte técnico da Illumina Brasil. Em especial, à Juliana Gamba, Carolina Marcano e ao Eng. Antônio Brugnollo. Aos apoios financeiros da CAPES, CNPq e FAPEAM que contribuíram significativamente para a realização desta pesquisa. Especialmente, à CAPES pela concessão da bolsa de estudo. Enfim, agradeço antecipadamente à banca de avaliação pela disponibilidade na leitura, participação e valiosas contribuições para a melhoria deste estudo. Muito obrigada! viii ‘‘Deus está contigo em tudo o que fazes’’. Gn 21,22 ix RESUMO Mudanças climáticas de influência antrópica representam atualmente um grave problema de ordem ambiental, econômica e social, intensificando seus agravos em todos os níveis da escala biológica. Em face das mudanças ambientais em curso, são esperados dois mecanismos de resposta adaptativa pelos organismos: plasticidade fenotípica e evolutiva. Mudanças plásticas envolvem a habilidade de um genótipo expressar diferentes fenótipos em curto prazo, enquanto evolutivas ocorrem a longo prazo, dependendo de mutações e seleção natural. Ajustes nos diferentes níveis da organização biológica em organismos expostos experimentalmente a condições abióticas variáveis têm sido caracterizados nos últimos anos, revelando a plasticidade fenotípica de várias espécies. Com objetivo de compreender, em nível molecular, os ajustes de uma espécie de peixe nativa comercialmente valiosa como o tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1818), o presente estudo apresenta duas abordagens inéditas: i) a avaliação comparativa do perfil transcriptômico de duas populações de tambaqui criadas em regiões termicamente distintas (Capítulo I); e ii) a avaliação da influência de um cenário climático extremo sobre o transcriptoma de peixes de cativeiro (Capítulo II). No primeiro momento, um total de 20 juvenis de tambaqui foi coletado ex-situ em duas estações de piscicultura brasileiras localizadas nas regiões Norte (Centro de Tecnologia, Treinamento e Produção em Aquicultura, CTTPA – SEPA/SEPROR, Balbina/AM) e Sudeste (Piscicultura Brumado, Mogi Mirim/SP). No segundo momento, 200 juvenis de tambaqui provenientes das mesmas populações foram adquiridos, transportados para Manaus/AM e aclimatados às condições laboratoriais. Um total de 36 juvenis de tambaqui de ambas as populações foram artificialmente expostos durante 30 dias aos cenários climáticos atual (condição controle) e extremo, tal como o RCP8.5 previsto em recente relatório do IPCC (2014). A análise de sequenciamento de RNA (RNA-Seq) de 18 bibliotecas de fígado de tambaqui revelou 2.765 genes diferencialmente expressos (DEGs), cujos termos foram classificados em uma gama de funções moleculares (5.311), processos biológicos (5.610) e componentes celulares (1.202). No geral, genes responsivos ao estresse celular foram regulados positivamente tanto nos indivíduos provenientes de diferentes latitudes (Capítulo I) quanto expostos a um cenário climático extremo, em relação ao cenário controle (Capítulo II), tais como: YWHAE, MAPKAPK2, ATXN3 (resposta celular ao calor); KCNMA, nrp1a, Ireb2, Pink1, Slc29a1, LONP1, Nop53, ldha (resposta à hipóxia); e sod, Gpx4, IDH1, LONP1, NDUFS2, TXN2, ATOX1 (resposta celular ao estresse oxidativo). A regulação dos DEGs revela diferentes estratégias para a adaptação local das populações aos distintos locais de criação bem como plasticidade regional em lidar com as mudanças climáticas previstas para o final do século XXI. x ABSTRACT