Aspects of chromatin structure and induced transcription activity on salivary glands of Rhynchosciara americana (Diptera: Sciaridae)

Os cromossomos politênicos da glândula salivar dos dípteros proporcionam condições excepcionalmente favoráveis à observação, em microscopia óptica, da estrutura da cromatina bem como da atividade gênica. Neste trabalho, a distribuição de modificações epigenéticas e de marcadores associados à atividade de transcrição foi estudada em cromossomos politênicos de larvas Rhynchosciara americana em condições normais de crescimento e também submetidas a tratamentos que levam ao estresse, um dos quais (anestesia por éter dietílico) realizado pela primeira vez nesta espécie. Na recuperação do estresse por anestesia, o locus do gene hsp70 apareceu transcricionalmente ativo embora, frequentemente, a marcação de RNA polimerase II não ocupava todo o volume do pufe como ocorre usualmente na resposta ao estresse por choque térmico, sugerindo descondensação parcial do locus. A localização cromossômica da proteína Sex-lethal, postulada como um fator de splicing genérico em espécies da família Sciaridae, foi estudada pela primeira vez em larvas submetidas ao estresse. A ausência da mesma em loci cromossômicos que estão ativos em transcrição em condições estressantes sugere que Sex-lethal não seja um fator de splicing genérico. Além disto, a localização desta proteína em regiões transcricionalmente inativas durante o estresse sugere que Sex-lethal cumpra funções ainda não descritas. Entre os dados de localização de histona H3 metilada em lisina 4, marcador epigenético usualmente associado à transcrição, destacou-se a forte marcação de uma região particular dentro da secção cromossômica A-9. Esta região, entretanto, apresenta sinais muito fracos de anti-híbrido DNA/RNA e de RNA polimerase II, sugerindo atividade transcricional muito baixa ou ausente. Observou-se também que o marcador epigenético conservado de heterocromatina, H3me3K9 (histona H3 trimetilada em lisina 9), não está presente na mesma; mas, por outro lado, detectou-se na região sinal significativo da proteína da heterocromatina de Sciara coprophila. Com o objetivo de conhecer sequências de DNA presentes na região, foi produzida uma biblioteca plasmidial produzida a partir de microdissecção cromossômica do sub-setor de A-9 seguida de DOP-PCR. O produto de amplificação foi usado como sonda em hibridação in situ e marcou, além da região microdissecada, extremidades cromossômicas não centroméricas, indicando que estas regiões compartilham sequências repetitivas. Algumas puderam ser identificadas após o seqüenciamento, tais como repetições em tandem e elementos genéticos móveis enquanto que outras não apresentaram similaridade significativa com sequências disponíveis em bancos de dados. Os dados obtidos sugerem que o sub-setor de A-9 analisado assemelha-se à heterocromatina, porém composta de uma combinação aparentemente não usual de marcadores epigenéticosPolytene chromosomes of dipteran salivary glands provide optimal visualization of chromatin structure as well as gene activity at the cytological level. In this work, the distribution of epigenetic and transcription-associated markers was studied in polytene chromosomes of Rhynchosciara Americana larvae, either under during normal growth or stressful treatments, one of which (anaesthesia by ether) has been observed for the first time in this species. During the recovery from the anesthesia, the hsp70 gene locus was transcriptionally active although RNA polymerase II detection did not occupied the entire volume of the puff -as usually happens during the heat shock response-, suggesting partial puff decondensation. The chromosomal localization of the sciarid Sex-lethal protein, which was supposed to be a general splicing factor, was studied for the first time in stressed larvae and was not detected in transcriptionally active loci. Hence, the Sex-lethal protein may not be a general splicing factor. Moreover, Sex-lethal localization in transcriptionally inactive regions during stress situations suggests it plays still unknown roles. Antibodies to histone H3 methylated at lysine 4 -an epigenetic marker of transcription- labeled strongly at a particular region within chromosome section A-9. This region, in contrast, displays very low levels of both DNA/RNA hybrid and RNA polymerase II, suggesting, if any, poor transcriptional activity. Interestingly, the conserved epigenetic heterochromatin marker H3me3K9 (histone H3 trimethylated at lysine 9) is not significantly present in this region, even though the Sciara coprophila heterochromatin protein was clearly detected. In order to sample DNA sequences contained in this region, a plasmid library was produced by performing a microdissection of A-9 sub-section followed by DOP-PCR. The total microdissection product was used as a probe, and hybridized, in addition to the microdissected region, to non-pericentric chromosome ends, indicating that repetitive sequences are shared by these regions. Some sequences could be identify, after sequencing, such as tandem repeats and mobile elements, but others failed to display significant similarity to sequences deposited in databases. The results suggest that the sub-section analyzed resembles heterochromatin but being composed of an apparently unusual combination of epigenetic marker