Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/59713
Type: Dissertação
Title: Caracterização e evolução de DNAs satélites em Drosophila antonietae e D. serido (grupo repleta, cluster buzzatii) e em genomas da zona híbrida
Other Titles: CHARACTERIZATION AND EVOLUTION OF SATELLITE DNA IN DROSOPHILA ANTONIETAE AND D. SERIDO (GROUP REPLETA, CLUSTER BUZZATII) AND IN GENOMES OF THE HYBRID ZONE
Authors: Ana Mattioli Laborne do Nascimento
First Advisor: Gustavo Campos e Silva Kuhn
First Referee: Gustavo Campos e Silva Kuhn
Second Referee: Fabrício Rodrigues dos Santos
Third Referee: Fernando de Faria Franco
Abstract: Os DNAs repetitivos são os componentes mais abundantes dos genomas dos eucariotos e podem ser classificados de acordo com a sua organização no genoma em dispersos ou em tandem. Os DNAs satélites (satDNAs) são organizados em arranjos de milhares de cópias em tandem, encontrados principalmente na heterocromatina. SatDNAs apresentam um padrão de evolução que é chamado de evolução combinada, em que as cópias de uma mesma família de satDNA apresentam variabilidade intraespecífica menor do que interespecífica. Apesar de não serem sequencias codificadoras de proteínas, os satDNAs podem exercer papéis funcionais no genoma como na regulação gênica, modulação da cromatina, manutenção de centrômeros funcionais, fertilidade masculina e organização espacial dos cromossomos. O desenvolvimento de novas técnicas de sequenciamento, como Sequenciamento de Nova Geração (NGS), junto com o desenvolvimento de ferramentas de bioinformática, proporcionaram novas possibilidades para o estudo mais completo e detalhado de DNAs satélites. Neste trabalho nós usamos a pipeline do RepeatExplorer2 para identificação de novo dos satDNAs de Drosophila antonietae e D. serido (cluster buzzatii, grupo repleta) usando reads brutas do sequenciamento das duas espécies e de seis genomas da zona de contato entre elas. Nós identificamos cinco satélites e um minissatélite compartilhados por ambas as espécies. Entre os satDNAs, dois já haviam sido descritos nas duas espécies (pBuM e DBC-150), um já descrito e encontrado em outras espécies do grupo repleta (CDSTR138) e dois satélites novos são descritos pela primeira vez neste trabalho (SAT197/230 e SAT109/104). O minissatélite CDSTR198 também foi encontrado nas duas espécies. Nossos resultados de FISH demonstraram que o CDSTR138 (e não o pBuM, como anteriormente sugerido) é o principal componente centromérico de D. serido, D. seriema, D. gouveai e D. koepferae. Além disso, os novos satélites foram encontrados exclusivamente nos cromossomos sexuais. O SAT197/230 está presente em três arranjos no cromossomo Y, sendo um deles centromérico, e o SAT109/104, que está presente na região centromérica do cromossomo X. O CDSTR198 foi confirmado como um minissatélite em D. serido, visível apenas nos braços eucromáticos de cromossomos politênicos. Todos os satélites centroméricos analisados são enriquecidos de pequenas díades simétricas e têm propensão a formar estruturas secundárias estáveis, características consideradas essenciais para função centromérica. Entre os satélites analisados, quatro apresentaram padrão de evolução combinada e foram considerados bons marcadores taxonômicos para identificação das espécies. As análises de genomas da zona hibrida sugerem que dois genomas podem ser classificados como D. antonietae e quatro como D. serido. Nosso estudo confirma a eficiência da pipeline RepeatExplorer2 na identificação de satDNAs em Drosophila e proporciona novos insights na evolução do genoma e na estrutura do centrômero nessas espécies. Também fornece novos marcadores genéticos para identificação de espécies, que são particularmente úteis em estudos envolvendo a zona híbrida.
Abstract: Repetitive DNAs are among the most abundant components of eukaryotic genomes and can be classified according to their organization in the genome as dispersed or tandemly arranged. Satellite DNAs (satDNAs) are organized in arrays of thousands of tandemly organized copies, predominantly found in heterochromatin. SatDNAs exhibit a pattern of evolution known as concerted evolution, where copies within the same satDNA family display lower intraspecific variability compared to interspecific one. Despite satellites do not encode proteins, they can play functional roles in the genome, such as gene regulation, chromatin modulation, maintenance of functional centromeres, male fertility and spatial organization of chromosomes. The development of new sequencing techniques, such as Next Generation Sequencing (NGS), together with the advent of new bioinformatics tools, have provided new possibilities for a comprehensive and detailed study of satDNAs. In the present work, we used the RepeatExplorer2 pipeline for de novo identification of satDNAs in Drosophila antonietae and D. serido (buzzatii cluster, repleta group). We used raw sequencing reads from both species and from six genomes from the contact zone between them. We identified five satDNAs and one minisatellite shared between the two species. Among the satDNAs, two were previously described in both species (pBuM and DBC-150), one was previously described and found in other species of the repleta group (CDSTR138), and two novel satDNAs were identified for the first time in this study (SAT197/230 and SAT109/104). The minisatellite CDSTR198 was also found in both species. Our FISH experiments revealed that CDSTR138 (and not pBuM, as previously suggested) is the main centromeric component in D. serido, D. seriema, D. gouveai, and D. koepferae. Additionally, the newly identified satDNAs were exclusively found on the sex chromosomes. The SAT197/230 is present on the Y chromosome and organized in three arrays, one of which is centromeric, and the SAT109/104 is present in the centromeric region of the X chromosome. The CDSTR198 was confirmed as a minisatellite in D. serido, visible only on the euchromatic arms of the polytene chromosomes. All the analyzed centromeric satDNAs showed enrichment of small dyads symmetries and were predicted to form stable secondary structures, which are considered essential characteristics for centromeric function. Among the analyzed satDNAs, four exhibited a pattern of concerted evolution and were considered good taxonomic markers. Our analysis of genomes from the hybrid zone suggests that two genomes can be classified as D. antonietae and four as D. serido. Overall, our study confirms the efficiency of the RepeatExplorer2 pipeline for identifying satDNAs in Drosophila and provides new insights into genome evolution and centromere structure in these species. Furthermore, it reveals new genetic markers for species identification, which will be valuable for studies involving the hybrid zone.
Subject: Genômica
Bioinformática
DNA Satélite
Drosophila
Centrômero
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Genética
Rights: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/59713
Issue Date: 29-Aug-2023
metadata.dc.description.embargo: 30-Aug-2025
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