A regulação do elemento transponível Helena em Drosophila

Abstract

Os elementos de transposição (TEs) são sequências de DNA com a capacidade de catalisar seu próprio movimento e de se inserir em novas regiões do genoma. Desde que TEs são fonte de variação genética, os estudos da dinâmica dessas sequências permitem a compreensão da evolução do genoma do hospedeiro. Na presente Tese foi estudado o retroposon Helena, um LINE que se encontra em diferentes estágios do seu ciclo evolutivo e, portanto, um bom modelo para estudos da dinâmica evolutiva de TEs. Por meio de análises de Bioinformática de 12 espécies de Drosophila que têm o genoma sequenciado, verificou-se que Helena varia de estágios em que se encontra ao menos uma cópia completa e ativa (D. mojavensis), ou putativamente completas, mas inativas (D. simulans), a estados em que as cópias são altamente degeneradas (D. yakuba, D. erecta, D. ananassae e D. virilis) ou ausentes (D. pseudoobscura, D. persimilis, D. willistoni e D. grimshawi). As análises filogenéticas mostram que esse TE estava presente no ancestral comum do gênero Drosophila e tem sido transmitido verticalmente nas linhagens derivadas, e perdido em algumas. Desde que uma cópia completa, e altamente ativa, foi observada apenas no genoma de D. mojavensis, estudamos em detalhe a região 5’ dessa cópia e verificamos, por meio de análises in vitro com o uso de um gene reporter, a presença de promotor interno para a Pol II que se encontra associado com modificações epigenéticas de histonas tanto permissivas, típicas de eucromatina, onde a transcrição pode ocorrer (H3K4me2), como repressivas, típicas de heterocromatina facultativa (H3K27me3). Esses “domínios bivalentes”, juntamente com a baixa associação de H3K9me2 (típica de heterocromatina constitutiva) indicam que Helena pode ser expresso em resposta a estímulos adequados. Análises preliminares do estudo da atividade transposicional...

The transposable elements (TEs) are DNA sequences capable of catalyze its own movement and to enter into new regions of the genome. Since TEs are source of genetic variation, studies on their dynamics allow the understanding of the genome evolution. In the present study we studied Helena, a LINE element that is at different stages of its evolutionary cycle and therefore, it is a good model for studies of TEs evolutionary dynamics. Through bioinformatics analysis of 12 Drosophila species which have their genomes sequenced, we found Helena in different stages of its evolutionary cycle, that varies of at least one full active copy (D. mojavensis) an putatively complete copy, but inactive (D. simulans) to highly degenerate (D. yakuba, D. erecta, D. ananassae and D. virilis) or absent (D. pseudoobscura, D. persimilis, D. willistoni and D. grimshawi) sequences. Phylogenetic analysis showed that Helena was present in the common ancestor of the Drosophila genus and has been vertically transmitted in derived lineages, but lost on some of them. Since a complete highly active copy was observed only in D. mojavensis, we studied in more detail its 5' end region. Through in vitro assays using a reporter gene we verified the presence of internal promoter for Pol II that is associated with epigenetic histone modifications for permissive (could induce transcription (H3K4me2)) and repressive heterochromatin (facultative heterochromatin (H3K27me3)). These “bivalent marks” and poor association to H3K9me2 (constitutive heterochromatin) indicate that Helena can be expressed in response to specific stimulus. The preliminary analysis of Helena transposicional activity in vivo (by injection of complete copy in D. melanogaster) showed integration and activity of this TE in the transgenic lines. A study of BS element, a TE closely related to Helena, showed that the evolutionary dynamics of both... (Complete abstract click electronic access below)