Characterization of DNA breakpoints and chromosomal rearrangements in the genus Harttia (Siluriformes: Loricariidae)
| Autor: | Deon, Geize Aparecida |
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| Přispěvatelé: | Moreira Filho, Orlando, Vicari, Marcelo Ricardo |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2022 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFSCAR Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) instacron:UFSCAR |
| Popis: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Harttia genus comprises a fish group widely distributed in hydrographic basins of South America. In the cytogenetic point of view, present large karyotypic variation, including an extensive variation in position of ribosomal DNA, B chromosome presence and diversified sex chromosome systems. It is proposed the occurrence of chromosomal instability sites present on the genome of this species could lead the DNA double strand breaks, which trigger these chromosomal rearrangements. Thus, this work aimed to analyze rearrangements and the chromosome involved on karyotypic differentiation in Harttia species, as well the accumulation of repetitive sequence in these regions. Ten species were collected in different hydrographic basins of south, southeast and middlewest regions, including two new not described species. Firstly, classical, and molecular cytogenetic tools were used, including in situ hybridization of ribosomal genes and telomeric sequences, in addition to comparative genomic hybridization essays. The results reveal two new cases occurrence of multiple sex chromosome XX/XY1Y2, besides of new not described species with the highest diploid number founded in the genus. In the investigation of chromosomal rearrangements, was used the microdissection and whole chromosome painting techniques. Were isolated six different chromosomes: 25 (X1) and 26 (X2) from H. punctata, 9 and X (pair 1) chromosome from H. carvalhoi, X chromosome (pair 1) from H. intermontana and chromosome 1 from H. torrenticola. The chromosome painting results using the X1 and X2 probes indicated several chromosomal rearrangements occurred during the diversification of Harttia species from south and southeast regions. With these results, was possible detect that chromosomal breakpoint regions are located inside or surrounding the ribosomal DNA sites in Harttia genome, and these sites triggered several events of chromosomal remodeling. The chromosome painting results obtained with X chromosome probes and chromosome 9 of H. carvalhoi showed that fusion centric events were responsible for the origin of these chromosomes and for decrease in diploid number variation in this lineage. The chromosome 1 of H. torrenticola demonstrated high homeology to chromosome X of H. carvalhoi. Although with similar morphology, the X chromosome of H. intermontana arise from a translocation event between X and autosome (chromosome 9 of H. carvalhoi) besides the identification of other chromosomal rearrangements that triggered the repositioning of homeology blocks on the karyotype of this species. Furthermore, demonstrated two different types of multiple sex chromosome systems founded in the genus, had independent evolutive origin. About the investigation of repetitive sequences associated with this instability regions, were mapped microsatellite sequences and analyzed regarding to the accumulation in chromosomal rearrangements occurred regions. It was observed an enrichment of different sequences in double strand break region. Although a genomic characterization can be necessary to identify the instable sites, the results obtained point to double strand breakpoints in Harttia genome and reaffirm the high karyotypic plasticity in the genus. O gênero Harttia (Siluriformes: Loricariidae) compreende um grupo de peixes amplamente distribuído em bacias hidrográficas da América do Sul. Do ponto de vista citogenético, apresenta ampla variação cariotípica, incluindo uma extensa variação na posição dos sítios de DNAs ribossômicos, a presença de cromossomos supranumerários e de sistemas de cromossomos sexuais diversificados. Acredita-se que a ocorrência de sítios de instabilidade cromossômica presentes no genoma destas espécies tem levado a quebras de dupla fita de DNA, as quais desencadearam esses rearranjos cromossômicos. Assim, este trabalho teve como objetivo analisar os rearranjos e os cromossomos envolvidos na diferenciação cariotípica de espécies de Harttia, bem como a organização de sequências repetitivas próximas a essas regiões. Para isso, foram utilizadas dez espécies coletadas em diferentes bacias hidrográficas da região sul, sudeste e centro oeste do Brasil, incluindo duas novas espécies ainda não descritas na literatura. Na etapa inicial foram utilizadas ferramentas de citogenética clássica e molecular incluindo hibridização in situ de genes ribossômicos e sequência telomérica, além de ensaios de hibridização genômica comparativa. Os resultados revelaram a ocorrência de dois novos casos do sistema de cromossomos sexuais múltiplos XX/XY1Y2, além de uma espécie não descrita com o número diploide mais alto já encontrado para o gênero. Na investigação dos rearranjos cromossômicos foi utilizada a técnica de microdissecção e pintura cromossômica total. Foram isolados seis cromossomos diferentes: 25 (X1) e 26 (X2) de H. punctata, 9 e X (par 1) de H. carvalhoi, cromossomo X (par 1) de H. intermontana e cromossomo 1 de H. torrenticola. Os dados de pintura cromossômica utilizando as sondas X1 e X2 indicaram uma série de rearranjos cromossômicos ocorridos durante a diversificação de Harttia da região sul e sudeste. Com esses resultados foi possível detectar que pontos de quebras cromossômicas podem estar localizados dentro ou adjacentes aos sítios de DNAs ribossômicos nos genomas de Harttia, e que esses sítios desencadearam inúmeros eventos de remodelação cromossômica. Já os resultados de pintura cromossômica comparativa obtidos com as sondas do cromossomo X e do cromossomo 9 de H. carvalhoi mostraram que eventos de fusão cêntrica foram responsáveis pela origem desses cromossomos e pela diminuição do número diploide nessa linhagem. O cromossomo 1 de H. torrenticola demonstrou alta homeologia ao cromossomo X de H. carvalhoi. Por sua vez, embora com morfologia similar, o cromossomo X de H. intermontana foi oriundo de uma translocação entre X e autossomo (cromossomo 9 de H. carvalhoi), além da identificação de outros rearranjos cromossômicos que desencadearam o reposicionamento de blocos homeólogos no cariótipo dessa espécie. Além disso, demonstrou-se também que os dois diferentes sistemas de cromossomos sexuais múltiplos encontrados no gênero tiveram origem evolutiva independente. A respeito da investigação de sequências repetitivas associadas a essas regiões de instabilidade, foram mapeadas sequências microssatélites e analisadas quanto ao acúmulo em regiões onde ocorreram rearranjos cromossômicos. Foi observado um enriquecimento de sequências em regiões de quebra de dupla fita. Embora uma caracterização genômica em Harttia possa ser necessária para identificar os sítios instáveis, os resultados obtidos indicam para pontos de quebra de dupla fita no genoma de Harttia e reafirmam a ampla diversidade cariotípica no gênero. CAPES: Código de Financiamento 001 |
| Databáze: | OpenAIRE |
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