Prospecção de miniaturas de elementos transponíveis e predição de RNAs não codificantes em Apareiodon sp. (Characiformes: Parodontidae)

Abstract

Resumo: Genomas de eucariotos são compostos por diferentes classes de DNA repetitivo, como os elementos transponíveis (TEs) e as famílias multigênicas. Essa parcela do genoma é responsável por grande parte das variações cromossômicas e novidades evolutivas encontradas no DNA. Parodontidae é uma pequena família de peixes neotropicais, considerada um bom modelo para estudos evolutivos, uma vez que diferentes sistemas de cromossomos sexuais são descritos nela. A obtenção dos dados de sequenciamento de nova geração para a espécie Apareiodon sp. (Rio Verde), permitiram novas investigações para o entendimento da distribuição e atuação dos elementos repetitivos na espécie e para a família Parodontidae. Neste estudo, miniaturas de elementos transponíveis (MITEs), um grupo especial de pequenas sequências de TEs não autônomos, foram prospectadas e caracterizadas no genoma de Apareiodon sp. Em adição, pequenos RNAs nucleares (snRNAs) foram preditos e caracterizados em Apareiodon sp. Cinco U snRNAs identificados foram ainda localizados in situ nos cromossomos de espécimes dos gêneros Apareiodon e Parodon. A prospecção das MITEs identificou quase 10.000 sequências, e a caracterização destas demonstrou que cerca de 65% são similares à TEs das superfamílias Tc-1/Mariner e hAT, duas das superfamílias envolvidas em diferentes fases de invasão no genoma de Apareiodon sp. Muitas das MITEs foram localizadas próximas ou dentro de genes (íntrons e éxons), as qualificando para processos de co-opção molecular na espécie, o que foi confirmado pela identificação de famílias de pre-miRNAs e de miRNAs maduros por similaridade nas MITEs. A predição e caracterização dos U snRNAs demonstrou a presença de cópias putativamente funcionais para as nove famílias multigênicas envolvidas no major e minor spliceossomo (U1, U2, U4, U5, U6, U11, U12, U4atac e U6atac) no genoma de Apareiodon sp., em adição a muitas cópias defectivas e pseudogênicas. A localização in situ dos snDNA U1, U2, U4, U5 e U6 nas espécies de Parodontidae demonstraram o envolvimento dos snDNAs U2 e U4, em eventos independentes, na diferenciação dos cromossomos sexuais entre as linhagens da família.

Abstract: Eukaryotic genomes are composed of different classes of repetitive DNA, such as transposable elements (TEs) and gene families. This portion of the genome is responsible for a large portion of the chromosomal variations and evolutionary novelties found in DNA. Parodontidae is a small Neotropical fish family, considered a good model for evolutionary studies, once different systems of sex chromosomes are described. The new generation sequencing data obtained for the species Apareiodon sp. (Rio Verde), allowed further investigations to understand the distribution and performance of repetitive elements in the species and for the Parodontidae. In this study, Miniature Inverted-repeat Transposable Elements (MITEs), a special group of short sequences of non-autonomous TEs, were prospected and characterized in the genome of Apareiodon sp. In addition, small nuclear RNAs (snRNAs) were predicted and characterized in Apareiodon sp. Five identified U snRNAs were also located in situ in the chromosomes of Apareiodon and Parodon. The prospection of MITEs identified almost 10,000 sequences. Their characterization showed that about 65% are similar to the Tc-1/Mariner and hAT TEs, two of the superfamilies involved in different phases of invasion in the Apareiodon sp. genome. Many MITEs were located close to or within genes (introns and exons), qualifying them for molecular cooptation processes in the species, which was confirmed identifying of families of pre-miRNAs and mature miRNAs by similarity in MITEs sequences. The prediction and characterization of U snRNAs demonstrated the presence of putatively functional copies for the nine gene families involved in the major and minor spliceosome (U1, U2, U4, U5, U6, U11, U12, U4atac, and U6atac) in the Apareiodon sp. genome, in addition to many defective and pseudogene copies. The in situ localization of U1, U2, U4, U5, and U6 snDNA in Parodontidae species demonstrated the involvement of the snDNAs U2 and U4, in independent events, in the differentiation of sex chromosomes among the Parodontidae lineages.