Dinâmica evolutiva dos clusters de pequenos RNAs nucleares (RNAsn) nos cariótipos de espécies de gafanhotos com ênfase em Acrididae

Abstract

The spliceosome is responsible for mRNA maturation through intron removal. This machinery is formed by a protein set associated to small nuclear RNA (snRNA). Among the snRNA genes, the U1 snRNA is, in general, a conserved 165 bp tandemly arrayed repetitive sequence. Aiming to contribute to the understanding of chromosome and genome dynamics of multigene families in grasshoppers we mapped the U1 snRNA genes by Fluorescent in situ Hybridization (FISH) in 71 grasshopper species belonging to the families Proscopiidae, Pyrgomorphidae, Ommexechidae, Romaleidae and Acrididae. Moreover we analyzed the genomic organization for this sequence using as reference the sequenced genome through 454 of Eyprepocnemis plorans. High conservation of snDNA clusters mainly located on autosome pairs (no. 3 or 4) was observed in the first four families. In contrast, extensive variation was observed in Acrididae species, from a single chromosome pair carrying U1 snDNA to all chromosome pairs carrying them, with occurrence of two or multiple clusters in the same chromosomes. In the genome of E. plorans five distinct lineages were observed with distinct patterns of variability and association of U1 snDNA with transposable elements and 5S rDNA was also noticed. These results are discussed focusing the possible mechanisms of spread of this gene cluster, which apparently seems to have followed different ways of dispersion in the several families and subfamilies analyzed in here. This is the most comprehensive study on FISH mapping hitherto performed in grasshoppers and other organisms by studying 71 species from five families and has thus provided valuable information shedding light in the chromosomal/genomic evolution of this gene family by combined use of chromosomal and genomic data

O spliceossomo é responsável pela maturação do RNAm através da remoção dos íntrons. Essa maquinaria é formada por um conjunto de proteínas associadas aos pequenos RNAs nucleares (RNAsn). Entre os genes de RNAsn, o U1 RNAsn é uma sequência conservada de 165 pb repetidas em tandem. A fim de contribuir para o entendimento da dinâmica cromossômica e genômica das famílias multigênicas em gafanhotos os genes de RNAsn U1 foram mapeados através da hibridização in situ fluorescente (FISH) em 71 espécies de gafanhotos pertencentes as famílias Proscopiidae, Pyrgomorphidae, Ommexechidae, Romaleidae e Acrididae. Além disso, a organização genômica dessa sequencia foi analisada usando como referência o genoma de Eyprepocnemis plorans sequenciado através do método 454. Foi observada uma grande conservação de clusters de DNAsn U1 localizados principalmente em pares de autossomos (nº 3 ou 4) nas primeiras quatro famílias. Em contraste, extensiva variação foi observada nas espécies de Acrididae, com um único par de cromossomos carregando DNAsn U1 a todos os pares de cromossomos portando a sequência, com a ocorrência de dois ou múltiplos clusters no mesmo cromossomo. No genoma de E. plorans cinco distintas linhagens foram observadas com distintos padrões de variação além da associação de DNAsn U1 com elementos de transposição e DNAr 5S. Esses resultados são discutidos focando os possíveis mecanismos de dispersão dos clusters desse gene, que aparentemente seguiu distintos caminhos de dispersão nas várias famílias e subfamílias analisadas. Este é o estudo mais abrangente sobe mapeamento por FISH até então realizado em gafanhotos e outros organismos, estudando 71 espécies pertencentes a cinco famílias, fornecendo assim importantes informações lançando luz na evolução cromossômica/genômica dessa família gênica pelo uso combinado de dados cromossômicos e genômicos