Gene annotation in Heliconius numata colouring the black box

Tese de mestrado, Biologia (Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2010O presente projecto teve por objectivo a identificação e anotação de genes que se sabe estarem ligados num arranjo de genes inquebrável por recombinação e que controla a padronização das asas da borboleta Heliconius numata. Este complexo é homologo posicional de complexos em outras espécies de Heliconius, nomeadamente o complexo Yb/Sb em H. melpomene e Cr em H. erato. Este “supergene” é visto como um hotspot de desenvolvimento (sensu Richardson & Brakefield 2003) que controla divergência fenotípica entre espécies próximas e convergência fenotípica entre espécies mais distantes. Em H. numata o supergene sofreu rearranjos genómicos que se pensa estarem correlacionados com a preservação das combinações alélicas necessárias para manter os fenótipos discretos característicos das relações miméticas locais (mimicry rings) que estes organismos estabelecem na natureza. Estes rearranjos podem estar a modificar ou perturbar expressão genica e é, portanto, de extrema importância identificar tais genes bem como compreender a sua estrutura, nomeadamente no que diz respeito a eventuais eventos de clivagem alternativa que possam estar correlacionados com as diferentes raças locais observáveis na natureza. Usando uma combinação de ferramentas bioinformáticas e sequências de transcriptoma de raças com fenótipos diferentes, modelos de genes serão estabelecidos para desenhar primers específicos de modo a amplificar os genes modelizados e testar hipóteses relativamente a diferenças na sua estrutura e distribuição na região de interesse.The present project aims at the identification and annotation of the specific genes known to be in a cluster of tighly linked genes known to control wing patterning in H. numata. This cluster is positionally homologous with cluster in other species of Heliconius, namely Yb/Sb in H. melpomene and Cr in H. erato. This “supergene” is seen as a developmental hotspot (sensu Richardson and Brakefield 2003) controlling both phenotypic divergence between closely related species and convergence between more distantly related species. In H. numata the supergene suffered genomic rearrangements that are thought to be preserving the necessary combination of loci to attain the concrete phenotypes typical in mimicry relations these butterflies establish in nature. These rearrangements may be disturbing or modifying gene expression. Therefore, it is extremely valuable to identify the genes in the genomic region of interest, and address eventual alternative splicing events that could be associated with the different locally adapted races. Using a combination of bioinformatics’ tools and transcriptome sequences from two phenotypically different races, I generated gene models in order to design primers and amplify these genes, testing hypothesis regarding splice variants and validating the models