Citogenômica e caracterização molecular do tranposon de DNA hAT em Apareiodon sp. (Characiformes: Parodontidae)

Autor: Oliveira, Fernanda Souza de
Přispěvatelé: Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Genética, Vicari, Marcelo Ricardo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPR
Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
Popis: Orientador: Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Genética. Defesa : Curitiba, 29/03/2021 Inclui referências: p. 60-66 Resumo: Estudos envolvendo elementos transponíveis (TEs) têm demonstrado o importante papel destas sequências para a evolução e diversificação dos genomas eucarióticos. Peixes geralmente apresentam grande abundância e diversidade de transposons de DNA, os quais foram descritos a influenciar na evolução dos genomas. Um estudo genômico na espécie Apareiodon sp. demonstrou a presença de diversos grupos de TEs, sendo os transposons de DNA os mais abundantes, entre esses elementos pertencentes à superfamília hAT. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar uma caracterização genômica da abundância, degeneração molecular e da presença de diferentes famílias de elementos hAT em Apareiodon sp. e, associar estes dados às modificações genômicas e localização cariotípica. Para alcançar esse objetivo foi realizada a caracterização molecular de TEs hAT recuperados do genoma de Apareiodon sp., bem como análises de árvores de agrupamentos das sequências obtidas com elementos das diferentes famílias hAT descritas na literatura, estimativas de tempo de inserção e degeneração de sequências, avaliação da presença de miniaturas invertidas de elementos transponíveis (MITEs) e de sequências repetidas in tandem associadas a hAT e a localização in situ de sítios destes elementos nos cromossomos de Apareiodon sp. Os resultados obtidos revelaram que ~0,4% do genoma desta espécie corresponde a TEs da superfamília hAT, sendo a maioria de suas cópias não autônomas ou degeneradas, porém com a presença de cinco cópias que apresentaram todas as características necessárias para serem elementos autônomos. Análises de agrupamentos de elementos hAT demonstraram a presença de quatro grupos predominantes no genoma de Apareiodon sp. (Ac, Blackjack, Charlie e Tip100), sendo o grupo Ac o mais abundante e o grupo Charlie o que apresentou as sequências mais conservadas e possivelmente autônomas. A análise dos períodos de inserção destes TEs no genoma demonstra dois períodos principais de invasão de TEs hAT, um com menor invasão de sequências Ac, Charlie e Tip100 e, uma onda recente com grande disseminação de elementos Ac, Blackjack e Charlie. Cópias MITEs foram encontradas para estes quatro grupos, as quais apresentaram sequências TIRs bem conservadas entre si, sendo o grupo Blackjack o que apresentou o maior número de sequências. Em cópias degeneradas foi possível observar a presença de sequências microssatélite internas aos TEs, demonstrando uma provável geração de DNAs microssatélites a partir de hAT. Por fim, a análise da localização in situ destes TEs nos cromossomos de Apareiodon sp. demonstra uma distribuição dispersa destas sequências, com pequenos acúmulos em regiões terminais. A análise do conjunto dos dados obtidos demonstra que os TEs hAT de Apareiodon sp. estão no início da fase de senescência, com a grande maioria das cópias em diferentes níveis de degeneração, servindo de substrato para a geração de sequências MITEs ou de sequências microssatélites, porém ainda com a possibilidade de autonomia de elementos da família Charlie, onde foram observadas sequências possivelmente autônomas. No nível citogenético, embora o cromossomo sexual W de Apareiodon sp. ter se diferenciado por acúmulos de TEs a cerca de 20 milhões de anos, a invasão das sequências hAT ocorrida em torno de 5 milhões de anos atrás gerou apenas acúmulos terminas nos cromossomos Z e W, similar ao ocorrido nos autossomos. Por fim, a grande quantidade de sequências hAT presentes no genoma servirão para a avaliar a possibilidade de eventos de coopção molecular para geração de possíveis sequências funcionais no genoma de Apareiodon sp. Abstract: Studies concerning transposable elements (TEs) have demonstrated an important role of these sequences for the evolution and diversification of the eukaryote genomes. Genomic data in fishes usually show a great abundance of DNA transposons, which have been pointed to act in genomic novelties. A genomic study in Apareiodon sp. showed the occurrence of several TE groups, with the DNA transposons being the most abundant, and among these, elements belonging to the hAT superfamily. The main goal of this study was to perform a genomic count of abundance, molecular deterioration and the presence of different hAT families in Apareiodon sp., as well as, correlate this data to genomic changes and karyotype localization. To reach this goal the molecular characterization of hAT TEs recovered from the genome of Apareiodon sp. was carried out, as well as grouping analyze of Apareiodon sp. hAT sequences with those recognized in the literature, evaluation of insertion time and sequence degeneration, evaluation of the presence of miniature inverted repeat transposable elements (MITEs) and tandem repeats associated with hAT, and the in situ localization of these elements in Apareiodon sp. chromosomes. The obtained data revealed that ~0,4% of Apareiodon sp. genome corresponds to TEs of the hAT superfamily, being most of their copies non-autonomous and deteriorated, however with the presence of five copies that had all the characteristics necessary to be autonomous elements. Grouping analyzes of hAT elements demonstrated the presence of four predominant groups in Apareiodon sp. genome (Ac, Blackjack, Charlie and Tip100), where Ac elements were the most abundant and Charlie copies having the most conserved and possibly autonomous sequences. The genomic insertion time estimative of hAT elements in the genome showed two main periods of burst in the Apareiodon lineage. The first one was represented by few copies of Ac, Charlie and Tip100 elements and, the more recent wave showing a large dissemination of Ac, Blackjack and Charlie elements. MITEs copies similar to these four groups were detected in the genome possessing highly conserved TIRs, being the Blackjack group the most abundant. Microsatellite clusters were detected within deteriorated hAT elements suggesting a probable origin of microsatellites from the hAT sequences. The in situ localization experiments located dispersed hAT copies in the Apareiodon sp. chromosomes, besides some accumulation in terminal regions. The pool of data suggest that hAT sequences are beginning the senescence phase in Apareiodon sp. genome, with the vast majority of copies at different levels of degeneration, serving as a substrate for the generation of MITEs or microsatellite sequences, but still with the possibility of autonomy for elements of the Charlie family, where possibly autonomous sequences were observed. At cytogenetic level, while the W sex chromosome of Apareiodon sp. has been proposed to differentiate by TE accumulation around 20 million years ago, the burst of hAT sequences around 5 million years ago only generated dispersed terminal copies in Z and W chromosomes, similarly to the occurred in autosomes. Finally, the abundance of hAT sequences present in the genome could be useful to evaluate the possibility of molecular cooption events for the generation of possible functional sequences in Apareiodon sp. genome.
Databáze: OpenAIRE
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