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Um dos maiores desafios que as Ciências Biomédicas têm na atualidade é conseguir conectar variações em nível do genoma com aquelas observadas em nível de fenótipos. Utilizando a estratégia de genes candidatos e abordagens interdisciplinares, temos obtido sucesso nessa empreitada desafiadora, ajudando, inclusive, a quebrar paradigmas, pelo menos no que diz respeito a características táxon-específicas. Tivemos como foco os neuropeptídeos Oxitocina (OXT) e Vasopressina (AVP), dois neurohormônios parálogos que, ao interagirem com seus receptores (OXTR, AVPR1a, AVPR1b e AVPR2), promovem funções fisiológicas e comportamentais. Demonstramos que a postulada conservação da sequência de aminoácidos de OXT em todos os mamíferos placentários não se confirma, visto serem encontradas pelo menos 7 formas (Leu8OXT, Pro8OXT, Val3Pro8OXT, Ala8OXT, Thr8OXT, Phe2OXT e Val3OXT) em espécies de primatas do Novo Mundo (pNM). Conectamos, ainda, pelo menos algumas dessas variantes com traços complexos em clados de macacos do Novo Mundo, tal como parto gemelar, monogamia social e cuidado paterno, o que indica sua possível relevância evolutiva, detectada também por testes específicos para seleção positiva e coevolução entre ligante e receptor. Para avançar no conhecimento funcional das potencialmente adaptativas variantes, conduzimos testes e experimentos in silico, in vitro e in vivo, comparando-as com a forma mais comum de OXT (Leu8OXT) e AVP. Demonstramos a capacidade reduzida das variantes Cebidae Pro8OXT e Saguinus Val3Pro8OXT no recrutamento das β-arrestinas, com consequente impacto na internalização de receptores e na dessensibilização de todo o sistema OXT-AVP. Ainda, conseguimos avaliar a capacidade de ambas as variantes estimularem o cuidado paterno em ratos, mostrando, pela primeira vez, um modelo natural para o conceito de agonismo com seletividade funcional, com prováveis implicações evolutivas. Além disso, investigamos a região regulatória do gene OXTR e identificamos que o número de elementos de resposta de progesterona (PREs) no promotor do referido gene é significativamente correlacionado com a presença de cuidado paterno no clado dos pNM. Com isso, buscamos delinear um cenário completo sobre a emergência de fenótipos adaptativos em macacos do Novo Mundo. One of the greatest challenges that the Biomedical Sciences has at present is to be able to connect variations at genome level with those observed at phenotype level. Using the strategy of candidate genes and interdisciplinary approaches we have succeeded in this challenging endeavor and even helped to break paradigms, at least considering taxonspecific characteristics. We focused on the oxytocin (OXT) and Vasopressin (AVP) nonapeptides, two paralog neurohormones that interact with their receptors (OXTR, AVPR1a, AVPR1b and AVPR2) promoting physiological and behavioral functions. We demonstrated that the postulated conservation of the amino acid sequence of OXT in all placental mammals is not true since at least 7 forms (Leu8OXT, Pro8OXT, Val3Pro8OXT, Ala8OXT, Thr8OXT, Phe2OXT and Val3OXT) were found in New World primate species (NWm). We also connected at least some of these variants with complex features in clades of NWm, such as twin birth, social monogamy and paternal care, indicating their possible evolutionary relevance, also detected by specific tests for positive selection and co-evolution between ligand and receptor. To understand the functional knowledge of the potentially adaptive variants we conducted in silico, in vitro and in vivo tests and experiments comparing them with the most common form of OXT (Leu8OXT) and AVP. We demonstrated the reduced capacity of the Cebidae Pro8OXT and Saguinus Val3Pro8OXT variants in the recruitment of β-arrestins, with a consequent impact on receptor internalization and desensitisation of the entire OXTAVP system. Furthermore, we were able to evaluate the ability of both variants to stimulate paternal care in rats, showing, for the first time, a natural model for the concept of agonism with functional selectivity, with probable evolutionary implications. In addition, we investigated the regulatory region of the OXTR gene and identified that the number of progesterone response elements (PREs) in the promoter of the above mentioned gene is significantly correlated with the presence of parental care in the NWm clade. With this, we aimed to delineate a complete scenario on the emergence of adaptive phenotypes in the New World monkeys.

Domestication is of unquestionable importance to the technological revolution that has given rise to modern human societies. In this study, we analyzed the DNA and protein sequences of six genes of the oxytocin and arginine vasopressin systems (OXT-OXTR; AVP-AVPR1a, AVPR1b and AVPR2) in 40 placental mammals. These systems play an important role in the control of physiology and behavior. According to our analyses, neutrality does not explain the pattern of molecular evolution found in some of these genes. We observed specific sites under positive selection in AVPR1b ( = 1.429, p = 0.001) and AVPR2 ( = 1.49, p = 0.001), suggesting that they could be involved in behavior and physiological changes, including those related to the domestication process. Furthermore, AVPR1a, which plays a role in social behavior, is under relaxed selective constraint in domesticated species. These results provide new insights into the nature of the domestication process and its impact on the OXT-AVP system.

A oxitocina (OXT) é um nonapeptídio envolvido em um amplo espectro de funções fisiológicas e comportamentais. Até recentemente acreditava-se em uma conservação de milhões de anos da sequência de aminoácidos, levando a pensar numa única proteína para todos os mamíferos placentários. Neste estudo foi analisada a oxitocina de 29 espécies de primatas, e desse grupo, foram estudados também os receptores de oxitocina (OXTR) de 21 espécies. Registramos aqui uma quebra na linha de conservação descrevendo 3 novas formas de OXT em macacos do Novo Mundo e reportamos um aminoácido (OXT-8Pro) com seleção positiva na família Cebidae; essa mesma posição registrou uma significância estatística (p= 0.003), numa análise de correlação com o tamanho da ninhada. Reforçando essa correlação, descrevemos uma nova forma de OXT (OXT-3Val-8Pro) nos Saguinus (Cebidae), um gênero com um pronunciado cuidado parental dos machos aparentados ou não. Em OXTR também foram detectados aminoácidos sob seleção positiva, assim como processos de coevolução intramolecular e intermolecular com seu ligante, OXT. Com os resultados aqui obtidos, propomos possíveis cenários da interação dessas novas formas de OXT com seus receptores e propomos perspectivas para o estudo do sistema OXT-OXTR e sua relação com outros sistemas. Oxytocin (OXT) is a nonapeptide involved with a wide range of physiological and behavior functions. Until recently it was believed that an unmodified oxytocin sequence was present in all placental mammals. This study analyzed the oxytocin in 29 primate species, and the oxytocin receptor (OXTR) was also investigated in 21 of these species. We reported here an unprecedented lack of conservation, describing three novel OXT forms in the New World Monkeys. A signal of positive selection was detected in OXT- 8Pro in the Cebidae family and the same position showed a statistically significance (p= 0.003) correlation with litter size. Reinforcing this correlation, we describe here a novel OXT form (OXT-3Val- 8Pro) in Saguinus (Cebidae), a genus with a pronounced male parental care. In OXTR amino acids under positive selection as well as intramolecular and intermolecular coevolutionary process with his ligand, OXT, were detected. We suggest some interaction scenarios of the novel OXT forms with their receptors and we propose perspectives for the study of the OXT-OXTR system as well as its relationship with other systems.