Los estudios comparativos de genomas completos han sugerido que la duplicación de grandes segmentos de ADN es un proceso continuo durante la evoluciónn de diferentes organismos (1-4). Las secuencias duplicadas representan el 15% del genoma humano (5), el 27% del genoma de Drosophila melanogaster, el 44% en Caenorhabditis elegans y el 65% en Arabidopsis thaliana (6,7). El análisis de la secuencia genómica de la levadura S. cerevisiae puso de manifiesto la existencia y la magnitud de la redundancia génica presente en este organismo. Alrededor del 30% de este genoma está constituido por genes presentes en más de una copia (8). Estos genes parálogos son el resultado tanto de una duplicación total del genoma con pérdida y retención selectiva de algunos de ellos, como de eventos independientes de duplicación génica a menor escala (9)._x000D_ A menos que la presencia de una cantidad extra de producto génico resulte ventajosa, es improbable que se mantengan las dos copias de un gen de manera estable en el genoma (10). Por lo tanto en un alto porcentaje de casos, una de las copias se pierde a través de un proceso conocido como pseudogenización. _x000D_ Se consideran cuatro destinos que pueden tener los genes parálogos posterior a la duplicación:_x000D_ 1. Pérdida de función (3, 11, 12)._x000D_ 2. Conservación de la función ancestral en ambos paralogos (13)._x000D_ 3. Nueva función o neofuncionalización. Es un proceso adaptativo en el que después de la duplicación una copia del gen conserva la función ancestral, mientras que la otra copia muta adquiriendo una función que no estaba presente antes de la duplicación. Este mecanismo permite la retención de ambas copias (13, 11, 12, 14)._x000D_ 4. Subfuncionalización. Consiste en la división de funciones del gen ancestral entre los dos duplicados (15, 16)._x000D_ _x000D_ Los resultados de nuestro grupo han mostrado que los parálogos GDH1/GDH3, que codifican para isoformas de la glutamato deshidrogenasa, representan un ejemplo de subfuncionalizacion. Este proceso ha llevado a un cambio en el perfil regulatorio y en las propiedades enzimáticas de los productos. Estos cambios permiten que en condiciones respiratorias, se expresen ambos genes y sus productos formen hetero-oligómeros (heterohexámeros) Gdh1/Gdh3. Estas enzimas híbridas poseen propiedades cinéticas distintas de los homo-hexámeros (Gdh1-Gdh1 o Gdh3-Gdh3) (15) y se requieren para llevar a cabo la biosíntesis de glutamato cuando la levadura se cultiva en fuentes de carbono no-fermentables. Tanto Gdh1 como Gdh3 se localizan en el citosol._x000D_ Para el caso de ALT1/ALT2, que supuestamente codifican para isozimas de la transaminasa de alanina, hemos encontrado que el perfil de expresión de estos genes ha divergido y que la enzima codificada por ALT1 conserva tanto la capacidad de biosintetizar como de degradar alanina, en tanto que el producto codificado por ALT2, no posee actividad de alanino transaminasa, sugiriendo que para este par, ALT2 pudiera haber neofuncionalizado. Alt1 se localiza en la mitocondria, en tanto que Alt2 es citosólico (17 y datos no publicados de nuestro laboratorio)._x000D_ El proyecto que aquí se presenta, pretende estudiar el perfil regulatorio, las propiedades cinéticas y la localización subcelular de los genes y productos de los ortologos únicos KlGDH1 y KLALT1, de las levadura tipo ancestral Kluyveromyces lactis. Este estudio permitirá proponerer una hipótesis sobre el destino evolutivo de los parálogos GDH1/GDH3 y ALT1/ALT2. _x000D_

El estudio del destino evolutivo de genes duplicados, analizando de manera comparada las propiedades de los genes y productos parálogos, con las del gen y producto ortólogo tipo ancestral, proveerá nuevos puntos de vista dentro del campo que estudia la retención y subfuncionalización de genes parálogos. Nuestros resultados permitirán plantear un modelo que proponga la evolución y diversificación de los pares de parálogos de S. cerevisiae (GDH1/GDH3 y ALT1/ALT2a partir de los genes ortólogos unicos tipo ancestrale presentes en K. lactis. _x000D_ _x000D_ FORMACION DE RECURSOS HUMANOS_x000D_ _x000D_ Dentro de este proyecto se llevaran a cabo _x000D_ 3 tesis de doctorado: _x000D_ Geovani López Ortiz_x000D_ Ximena Martinez de la Escalera Fanjul _x000D_ Jose Carlos Campero Basaldua._x000D_ _x000D_ 2 tesis de Licenciatura:_x000D_ Alan Anuart González Rangel_x000D_ Juan Carlos Martínez Morales_x000D_ _x000D_ PRODUCCION CIENTIFICA_x000D_ _x000D_ Se considera la publicación de tres artículos con la siguiente temática:_x000D_ _x000D_ 1.- KlGDH1 regulation and characterization of the encoded enzyme._x000D_ 2.- KlALT1 regulation and characterization of the encoded enzyme._x000D_ 3.- Subcellular localization of paralogous products as compared to their orthologous parterns present in K. lactis._x000D_