Caracterização, localização cromossômica e evolução de DNAs satélites em Drosophila gouveai e D. borborema (cluster buzzatii, grupo repleta)
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
Os DNAs satélites (satDNAs) são extensas sequências de repetições em tandem, encontradas principalmente nas regiões heterocromáticas dos cromossomos. Eles não codificam proteínas, mas podem desempenhar papéis importantes, como regulação gênica, modulação da cromatina e manutenção de centrômeros funcionais. Este estudo teve como objetivo identificar e caracterizar o satelitoma de duas espécies próximas filogeneticamente do cluster buzzatii: D. borborema e D. gouveai. Utilizamos o pipeline RepeatExplorer2 para identificação de satDNAs de novo a partir dos genomas sequenciados por Illumina de D. gouveai (Altinópolis, SP) e de duas localidades de D. borborema (Morro do Chapéu e Milagres, BA). Identificamos quatro satDNAs compartilhados entre as duas espécies: CDSTR138, CDSTR230, DBC-150 e CDSTR16. Além disso, o satDNA pBuM-2 foi encontrado em D. gouveai e poucas cópias foram encontradas em um dos genomas de D. borborema. A proporção dos satDNAs de cada espécie foi inferior a 3%, valor considerado baixo para Drosophila, mas semelhante ao encontrado em outras espécies do cluster buzzatii. A abundância de satDNAs mostrou variação tanto interespecífica quanto intraespecífica. Para determinar a localização cromossômica dos satDNAs, realizamos FISH nos cromossomos metafásicos de D. gouveai. Encontramos que CDSTR230 está presente em dois loci no cromossomo Y, na heterocromatina distal do cromossomo X e nos microcromossomos. O CDSTR16 está localizado nos centrômeros de todos os autossomos, exceto nos microcromossomos, assim como o satDNA CDSTR138. A localização dos satDNAs pBuM-2 e DBC-150 já era conhecida através de estudos anteriores. As filogenias dos satDNAs encontrados em D. borborema e D. gouveai mostrou o padrão típico de evolução combinada. No entanto, evolução combinada não foi observada nas comparações entre os genomas das duas localidades de D. borborema. Filogenias construídas com os satDNAs compartilhados entre D. gouveai, D. borborema, D. serido e D. seriema mostraram topologias diferentes, impedindo um maior esclarecimento das relações filogenéticas entre estas espécies. Os resultados obtidos neste trabalho adicionam informações importantes sobre os satDNAs em D. borborema e D. gouveai e permitem uma melhor compreensão da organização, contribuição para o centrômero e evolução dos satDNAs nas espécies do cluster buzzatii.
Abstract
Satellite DNAs (satDNAs) are extensive arrays of tandem repeats, primarily found in the heterochromatic regions of chromosomes. They do not encode proteins but may play important roles, such as gene regulation, chromatin modulation, and maintenance of functional centromeres. This study aimed to identify and characterize the satellitome of two closely related species from the buzzatii cluster: D. borborema and D. gouveai. We used the RepeatExplorer2 pipeline for a de novo satDNA identification from the Illumina-sequenced genomes of D. gouveai (Altinópolis, SP) and from two localities of D. borborema (Morro do Chapéu and Milagres, BA). We identified four satDNAs shared between the two species: CDSTR138, CDSTR230, DBC-150, and CDSTR16. Additionally, the satDNA pBuM-2 was found in D. gouveai and in few copies in one of the genomes of D. borborema. The satellite proportion of the genomic DNA for each species was less than 3%, a value considered low for Drosophila, but similar to those found in other species of the buzzatii cluster. The abundance of satDNAs showed both interspecific and intraspecific variation. To determine the chromosomal localization of satDNAs, we performed FISH on metaphase chromosomes of D. gouveai. We found that CDSTR230 is present at two loci on the Y chromosome, in the distal heterochromatin of the X chromosome, and in the microchromosomes. CDSTR16 is located in the centromeres of all autosomes except the microchromosomes, as well as satDNA CDSTR138. The localization of the pBuM-2 and DBC-150 was already known from previous studies. Phylogenetic trees revealed a concerted evolution pattern for the satDNAs present in D. borborema and D. gouveai. However, concerted evolution was not observed between satDNA copies from the two localities of D. borborema. Phylogenetic trees with satDNA copies of D. gouveai, D. borborema, D. serido and D. seriema revealed different topologies, preventing a better understanding of the phylogenetic relationships among these species. The results obtained from this work add important information about the satDNAs of D. borborema and D. gouveai and provide a better understanding of the organization, centromeric contribution, and evolution of satDNAs in species of the buzzatii cluster.
Assunto
Genética, DNA Satélite, Drosophila, Cromossomos, Heterocromatina
Palavras-chave
DNA satélite, Elementos transponíveis, Drosophila, Heterocromatina, Citogenômica