Dinâmica do rDNA 5S na evolução cromossômica de loricariidae

Orientador: Prof Dr. Marcelo Ricardo VicariCoorientador: Prof. Dra. Viviane NogarotoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Genética. Defesa : Curitiba, 31/03/2017Inclui referênciasResumo: RESUMO A família Loricariidae detém extensiva variação cariotípica entre espécies de seus gêneros, agrupando o maior e o mais diverso número de espécies da ordem Siluriformes. A variação do número diploide é de 2n = 34 a 2n = 96. A caracterização de sequências de DNA presentes em sítios frágeis, auxiliam na compreensão dos extensivos eventos de fusão, fissão, inversão e translocação propostos para a diversificação cariotípica em Loricariidae. Regiões repetitivas de DNA são conhecidas por formar sítios cromossômicos frágeis, os quais apresentam alta flexibilidade e baixa estabilidade do DNA. Neste trabalho, um dos objetivos foi caracterizar sítios frágeis presentes em regiões do rDNA 5S. Para isto, utilizamos a espécie Ancistrus sp., a qual apresentou 2n=50 cromossomos e indicativo de fusão. Foi possível caracterizar duas sequências do rDNA 5S. O denominado rDNA 5S.1 reúne todas as estruturas necessárias para a expressão gênica e a predição da sua estrutura secundária funcional. Já o rDNA 5S.2 não possui sequências necessárias à expressão e a predição da estrutura secundária não condiz com a função ribossômica. A localização cromossômica permitiu verificar inúmeros clusters do rDNA 5S.1 e 5S.2 colocalizados em regiões proximais. Em adição, foram visualizados clusters rDNA 5S.2 em regiões proximais de cromossomos acrocêntricos e metacêntricos. O cluster rDNA 5S.2 presente no par metacêntrico 1 é colocalizado ao sítio telomérico intersticial (ITS). Nossos resultados indicam que o rDNA 5S.2 é pseudogene e seus clusters são sítios frágeis para quebras cromossômicas. Dados citogenéticos para Neoplecostomini relatam para estruturas cariotípicas conservadas de 2n = 54 cromossomos, pouco conteúdo de heterocromatina e, sintenia de rDNAs 45S e 5S. Este estudo também procurou avaliar cromossomicamente três espécies de Isbrueckerichthys: I. calvus, I. duseni e I. saxicola de seis diferentes populações. O 2n = 54 cromossomos foi mantido para as espécies, corroborando com a proposta de conservação para esta subfamília de Loricariidae. A localização sintênica dos rDNAs 5S e 45S foi verificada para as espécies deste gênero, a qual é proposta para ser característica cromossômica basal no grupo. No entanto, em Isbrueckerichthys ocorre uma inversão na posição destes sítios rDNAs e evidencia mais um rearranjo cromossômico exclusivo para o gênero. Acúmulos in cis do rDNA 5S foram verificados nas três espécies e geraram um heteromorfismo de tamanho deste par cromossômico. Este estudo, ajuda a explicar parte dos mecanismos de diversificação cromossômica em alguns gêneros de Loricariidae. Palavras-chave: Fusão robertsoniana. Acúmulo in cis. Estrutura rRNA 5S. FISHAbstract: Loricariidae family has a wide karyotype variation among its genus species, grouping the biggest and more diverse number of species of order Siluriformes. The diploid number varies from 2n = 34 to 2n = 96. The characterization of DNA sequences within fragile sites, allow us to understand the extensive events of fusion, fission, inversion and translocation in karyotype diversification of Loricariidae. Repetitive DNA regions are known as fragile chromosomal sites which present a high flexibility and low stability. Our focus was characterize fragile sites in 5S rDNA regions. The Ancistrus sp. species shows a diploid number of 50 and an indicative robertsonian fusion at chromosomal pair 1. Two sequences of 5S rDNA were identified: rDNA 5S.1 and rDNA 5S.2. The first sequence gathers the necessary structures to gene expression and shows a functional secondary structure prediction. Otherwise, the rDNA 5S.2 sequence does not contain the upstream sequences that are required to expresion, futhermore its structure prediction reveals a nonfunctional ribosomal RNA. The chromosomal mapping revealed several rDNA 5S.1 and rDNA 5S.2 clusters. In addiction, the rDNA 5S.2 clusters were found in acrocentric and metacentric chromosomes proximal regions. The pair 1 rDNA 5S.2 cluster is co-located with interstitial telomeric sites (ITS). Our results indicate that its clusters are hotspots to chromosomal breaks. Cytogenetic data to Neoplecostomini describes to conserved karyotype structures 2n = 54, little heterocrhomatic content and 45S/5S rDNAs synteny. Our study also evaluated, chromosomally, three species of Isbrueckerichthys genus: I. calvus, I. duseni and I. saxicola from six different populations. 2n = 54 was maintained, corroborating with the conservation proposal to this Loricariidae subfamily. The synteny of 5S and 45S rDNAs was verified to these genus species, which is proposed a basal feature in this group. However, in Isbrueckerichthys, occurs an inversion in these rDNAs sites position, evidencing an exclusive rearrangement in this genus. Accumulations in cis of 5S rDNA were verified in all three species, generating a size polymorphism of a chromosomic pair. The present study helps to explain part of the chromosome diversification mechanisms in some Loricariidae genus. Key words: Robertsonian fusion. Accumulation in cis. rRNA structure. FIS