Interconversão de dna repetitivos no genoma de Pipa carvalhoi (Anura: Pipidae)

Abstract

Resumo: Os elementos transponíveis (TEs) se apresentam como um dos maiores componentes dos genomas eucariotos, exercendo papéis importantes na regulação da expressão gênica, participando de rearranjos cromossômicos através do seu processo de mobilidade, além de serem possíveis origens para novas sequências repetitivas em tandem. Logo, compreender a dinâmica e a influência destes elementos na geração de sequências repetitivas é crucial para a compreensão do papel desempenhado por eles na evolução genômica. O objetivo da presente tese consistiu em entender o processo de surgimento, manutenção e evolução de sequências de DNAs repetitivos organizados "em tandem" no genoma de P. carvalhoi e X. tropicalis, com foco nos elementos de transposon de DNA hAT. Em um primeiro momento, foi realizada uma revisão de literatura acerca dos casos já documentados de elementos transponíveis como ponto de origem de novas sequências em tandem, buscando compreender melhor esta relação, através da avaliação da importância do ciclo de vida dos TEs, bem como sua estrutura molecular e a distribuição cromossômica de suas cópias. Posteriormente, utilizando abordagens bioinformáticas, o foco das análises se deu no elemento hAT encontrado randomicamente no genoma de Pipa carvalhoi, isolado, clonado e mapeado cromossomicamente com o uso de primers heterólogos para Rex-3. A comparação com dados de Xenopus tropicalis, espécie irmã do objeto de estudo, revelou importantes percepções sobre a estabilidade genômica e fragmentação desses elementos. Analisando a sequência do clone obtido em P. carvalhoi, em análises de similaridade com sequências de X. tropicalis foi possível verificar a presença do elemento genômico hAT_10 em Pipa carvalhoi, destacando ainda presença de repetições próximas às regiões de ORFs do elemento como possíveis de regiões de satélites dentro de ambas as espécies. A ausência de ORFs intactas nos elementos de hAT, destacam que estes elementos podem não estar ativos dentro destes genomas. Em última instância, discutese se o local de inserção dos elementos transponíveis nos genomas pode ser uma forma de mitigar conflitos genéticos com o "hospedeiro". Estas descobertas destacam a presença de sequências repetitivas inseridas dentro da estrutura dos elementos transponíveis de hAT, um fenômeno documentado pela primeira vez no genoma de Pipa carvalhoi. Além disso, este é o primeiro registro deste elemento específico na espécie, proporcionando uma contribuição significativa para a compreensão da dinâmica dos elementos transponíveis dentro do gênero de Pipa como um todo.

Abstract: Transposable elements (TEs) stand out as one of the largest components of eukaryotic genomes, playing crucial roles in gene expression regulation, participating in chromosomal rearrangements through their mobility process, and serving as potential sources for new tandemly repeated sequences. Therefore, understanding the dynamics and influence of these elements in generating repetitive sequences is crucial for comprehending their role in genomic evolution. The objective of this thesis was to understand the emergence, maintenance, and evolution of tandemly organized repetitive DNA sequences in the genomes of P. carvalhoi and X. tropicalis, with a focus on DNA transposon elements of the hAT family. Initially, a literature review explored documented cases of transposable elements serving as the origin of new tandem sequences, aiming to better understand this relationship, evaluating the importance of TE life cycles, molecular structure, and chromosomal distribution. Subsequently, using bioinformatic approaches, the analysis focused on the hAT element randomly found in the genome of Pipa carvalhoi, isolated, cloned, and chromosomally mapped using heterologous primers for Rex-3. Comparison with Xenopus tropicalis data, a sister species, revealed insights into the genomic stability and fragmentation of these elements. Analyzing the sequence of the clone obtained in P. carvalhoi, similarity analyses with X. tropicalis sequences confirmed the presence of the genomic hAT_10 element in Pipa carvalhoi, highlighting the presence of repeats near the element's ORF regions as potential satellite regions in both species. The absence of intact ORFs in hAT elements suggests that these elements may not be active within these genomes. Ultimately, the discussion revolves around whether the insertion site of transposable elements in genomes might be a way to mitigate genetic conflicts with the host. These findings reveal the presence of repetitive sequences inserted within the structure of hAT transposable elements; a phenomenon documented for the first time in the genome of Pipa carvalhoi. Additionally, this marks the first record of this specific element in the species, offering a significant contribution to understanding the dynamics of transposable elements within the Pipa genus.