miniaturadaimagem|368x368px|Análise do pangenoma de genomas de Streptococcus agalactiae realizada com o software Anvi'o, cujo desenvolvimento é liderado por A. Murat Eren. Genomas obtidos de Tettelin et al. (2005). Cada círculo corresponde a um genoma e cada raio representa uma família de genes. Na parte inferior e à direita estão localizadas as famílias do genoma central. Algumas famílias no núcleo podem ter mais de um gene homólogo por genoma. No meio, à esquerda da figura, observa-se o genoma da casca. No canto superior esquerdo são mostradas famílias do genoma dispensável e genes únicos. Nos campos da biologia molecular e da genética, um pangenoma, pan-genoma (ou supragenoma) é o conjunto completo de genes de todas as estirpes dentro de um clado. De forma mais geral, é a união de todos os genomas de um clado. O pan-genoma pode ser dividido em um "pan-genoma central" que contém genes presentes em todos os indivíduos, um "pan-genoma externo" que contém genes presentes em duas ou mais estirpes e um "pan-genoma em nuvem" que contém genes encontrados apenas em uma única estirpe. Alguns autores também se referem ao genoma em nuvem como "genoma acessório", contendo genes 'dispensáveis' presentes em um subconjunto das estirpes e genes específicos de estirpes. Note-se que a utilização do termo 'dispensável' tem sido questionada, pelo menos em genomas de plantas, uma vez que os genes acessórios desempenham "um papel importante na evolução do genoma e na complexa interação entre o genoma e o ambiente". O campo de estudo dos pangenomas é denominado pangenômica.
O repertório genético de uma espécieee bacteriana é muito maior do que o conteúdo genético de uma estirpe individual. Algumas espécies possuem pangenomas abertos (ou extensos), enquanto outras possuem pangenomas fechados. Para espécies com pangenoma fechado, poucos genes são adicionados por genoma sequenciado (após o sequenciamento de muitas estirpes), e o tamanho do pangenoma completo pode ser teoricamente previsto. Espécies com pangenoma aberto têm genes suficientes adicionados por genoma sequenciado adicional, de modo que prever o tamanho do pangenoma completo é impossível. O tamanho da população e a versatilidade de nicho têm sido sugeridos como os fatores mais influentes na determinação do tamanho do pangenoma.
Os pangenomas foram originalmente construídos para espécies de bactérias e arqueas, mas mais recentemente pangenomas eucarióticos foram desenvolvidos, particularmente para espécies de plantas. Estudos em plantas mostraram que a dinâmica do pangenoma está ligada a elementos transponíveis. A importância do pangenoma surge em um contexto evolutivo, especialmente com relevância para a metagenômica, mas também é usado em um contexto genômico mais amplo. Um livro de acesso aberto que revisa o conceito de pangenoma e suas implicações, editado por Tettelin e Medini, foi publicado na primavera de 2020.
Etimologia O termo 'pangenoma' foi definido com seu significado atual por Tettelin et al. em 2005; deriva 'pan' da palavra grega παν, que significa 'todo' ou 'tudo', enquanto genoma é um termo comumente usado para descrever o material genético completo de um organismo. Tettelin et al. aplicaram o termo especificamente a bactérias, cujo pangenoma "inclui um genoma central contendo genes presentes em todas as estirpes e um genoma dispensável composto de genes ausentes em uma ou mais estirpes e genes que são exclusivos de cada estirpe."
Partes do pangenoma miniaturadaimagem|430x430px|No pangenoma, podemos identificar três conjuntos de genes: genoma central, genoma da casca e genoma da nuvem. O genoma central compreende os genes presentes em todos os genomas analisados. Para evitar a exclusão de famílias devido a artefatos de sequenciamento, alguns autores consideram o núcleo flexível (>95% de ocorrência). O genoma da casca consiste nos genes compartilhados pela maioria dos genomas (10-95% de ocorrência). As famílias de genes presentes em apenas um genoma ou com ocorrência <10% são descritas como dispensáveis ou genoma da nuvem
Central É a parte do pangenoma que é compartilhada por todos os genomas no conjunto testado. Alguns autores dividiram o pangenoma central em núcleo rígido, aquelas famílias de genes homólogos que possuem pelo menos uma cópia da família compartilhada por todos os genomas (100% dos genomas), e núcleo flexível ou núcleo estendido, aquelas famílias distribuídas acima de um determinado limiar (90%). Em um estudo que envolveu os pangenomas de Bacillus cereus e Staphylococcus aureus, alguns deles isolados da Estação Espacial Internacional, os limiares usados para segmentar os pangenomas foram os seguintes: "Nuvem", "Casca" e "Núcleo", correspondendo a famílias de genes com presença em <10%, 10–95% e >95% dos genomas, respectivamente.
Casca A parte do pangenoma compartilhada pela maioria dos genomas em um pangenoma. Não existe um limiar universalmente aceito para definir o genoma central; alguns autores consideram uma família de genes como parte do pangenoma central se ela for compartilhada por mais de 50% dos genomas no pangenoma. Uma família pode fazer parte do genoma central por meio de diversas dinâmicas evolutivas, por exemplo, pela perda de genes em uma linhagem onde eles faziam parte do genoma central, como é o caso das enzimas no operon do triptofano em Actinomyces, ou pelo ganho e fixação de uma família de genes que fazia parte do genoma dispensável, como é o caso do gene trpF em várias espécies de Corynebacterium.
Nuvem O genoma em nuvem consiste nas famílias de genes compartilhadas por um subconjunto mínimo dos genomas no pangenoma, inclui genes únicos ou genes presentes em apenas um dos genomas. Também é conhecido como genoma periférico ou genoma acessório. As famílias de genes nesta categoria estão frequentemente relacionadas à adaptação ecológica.
Ver também
Metagenômica
Referências
Categoria:Microbiologia Categoria:Genómica Categoria:Biologia evolutiva