DNA repetitivo e seu papel na estrutura cromossômica terminal em Rhynchosciara americana (Diptera: Sciaridae)

• Main Author: Christiane Rodriguez Gutierrez Madalena
• Other Authors: Eduardo Gorab
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2008
• Subjects: Rhynchosciara americana; Seqüências repetitivas; Telômeros; Repetitive sequences; Telomere
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-02102008-144225/

A localização cromossômica do DNA ribossômico (rDNA) foi estudada em cromossomos politênicos e em tecidos diplóides de quatro espécies de sciarídeos: Trichosia pubescens; Rhynchosciara americana; R. milleri e Schwenkfeldina sp.. Resultados de hibridação em cromossomos mitóticos mostraram a existência de um único locus de rDNA; entretanto, sondas ribossomais hibridaram em mais de uma região dos cromossomos politênicos em todas as espécies analisadas devido à adesão de micronucléolos em regiões específicas dos cromossomos. Os micronucléolos são estruturas arredondadas que contêm, provavelmente, DNA extracromossômico transcricionalmente ativo. Em T. pubescens, o rDNA está predominantemente localizado nas secções cromossômicas X-10 e X-8. Em R. americana o rDNA está freqüentemente associado à heterocromatina centromérica dos cromossomos X, C, B e A, e também às secções X-1 e B-13. Sondas ribossômicas em R. milleri hibridaram, em alta freqüência, em regiões teloméricas e pericêntricas de cromossomos politênicos. Schwenkfeldina sp. apresenta uma distribuição incomum do rDNA em núcleos politênicos, caracterizada pela adesão de micronucléolos em muitas regiões cromossômicas. Os resultados mostraram que os micronucléolos estão preferencialmente associados à heterocromatina intercalar ou terminal de todos os sciarídeos analisados e, dependendo da espécie, estão aderidos a um número pequeno (Trichosia), moderado (Rhynchosciara) e grande (Schwenkfeldina sp.) de sítios em cromossomos politênicos. Este trabalho também descreve a caracterização de seqüências presentes nas extremidades cromossômicas de R. americana, que se iniciou através da triagem de uma microbiblioteca plasmidial, feita a partir de uma extremidade microdissecada B-1. Uma repetição do tipo satélite foi identificada e sua composição de bases, estrutura genômica e localização cromossômica são semelhantes às repetições teloméricas complexas de Nematocera que já foram descritas. Contudo, dados obtidos em outras espécies de Rhynchosciara, assim como a localização desse satélite e da transcriptase reversa, sugerem que o elemento repetitivo caracterizado neste trabalho não atinge as extremidades dos cromossomos. A caracterização de seqüências terminais e subterminais presentes nos cromossomos de R. americana foi continuada através da triagem de uma biblioteca de DNA desse díptero clonada em fagos Dash. Escolhemos como sonda para a triagem o clone pRaM47.33, representativo do elemento repetitivo M22, caracterizado em R. americana. Foram analisados cerca de 12kb de um único inserto de fago, que continha, alem das repetições M22, uma nova repetição de 16pb, organizada em tandem e que denominamos de M16. Resultados de hibridações in situ revelaram a presença da repetição M16 nas 5 extremidades cromossômicas não-telocêntricas de R. americana. Essa repetição também foi utilizada como sonda em uma outra triagem da mesma biblioteca genômica, o que permitiu a seleção e análise de aproximadamente 50kb de DNA cromossômico terminal de R. americana. Encontramos também, ao longo dessas 50kb de DNA analisado, repetições de 414pb anteriormente caracterizadas em R. americana; parte de seqüências do transposon Ramar1 e do retrotransposon RaTART . Além disso, foram observadas também seqüências que não apresentam semelhança significativa com seqüências depositadas no banco de dados GenBank, e que tampouco apresentam motivos repetitivos. Os resultados obtidos apontam para a possibilidade de que a região telomérica de R. americana seja composta por mais de um tipo de elemento repetitivo. === The chromosomal localization of ribosomal DNA (rDNA) was studied in polytene and diploid tissues of four sciarid species, Trichosia pubescens, Rhynchosciara americana, R. milleri and Schwenkfeldina sp. While hybridization to mitotic chromosomes showed the existence of a single rDNA locus, ribosomal probes hybridized to more than one polytene chromosome region in all the species analyzed as a result of micronucleolar attachment to specific chromosome sites. Micronucleoli are small, round bodies containing transcriptionally active, probably extrachromosomal rDNA. In T. pubescens the rDNA is predominantly localized in chromosome sections X-10 and X-8. In R. americana the rDNA is frequently found associated with centromeric heterochromatin of the chromosomes X, C, B and A, and also with sections X-1 and B-13. Ribosomal probes in R. milleri hybridized with high frequency to pericentric and telomeric regions of its polytene complement. Schwfenkfeldina sp. displays a remarkably unusual distribution of rDNA in polytene nuclei, characterized by the attachment of micronucleoli to many chromosome regions. The results showed that micronucleoli preferentially associate with intercalary or terminal heterochromatin of all sciarid flies analyzed and, depending on the species, are attached to a few (Trichosia), moderate (Rhynchosciara) or a large (Schwenkfeldina sp.) number of polytene chromosome sites. This work also describes the characterization of chromosome end sequences of Rhynchosciara americana, initiated with the screening of a plasmid microlibrary made from a microdissected polytene chromosome end. We report the identification and sequencing of an R. americana satellite displaying base composition, genomic structure and chromosomal localization similar to the complex telomeric repeats of Nematocera that have previously been characterized. However, data obtained in other Rhynchosciara species, as well as distinct chromosomal localization of satellite and reverse transcriptase loci in R. americana, suggest that the repetitive element characterized does not reach the very end of the chromosome. The characterization of chromosome end sequences of Rhynchosciara americana continued with the screening of a phage library made with its genomic DNA. We choose pRaM47.33, a clone whose insert is a repetitive microsatellite characterized in the subtelomeric region of R. americana chromosomes, as a probe for the screening. We analyzed 12kb of a single phage insert, composed of M22 tandem arrays and a new microsatellite which was 16pb long, arranged in tandem (named M16). In situ hybridization showed the presence of M16 repeats in the five telomeric termini of R. americana chromosomes. The M16 repeat was used as a probe in another screen of the same phage library, which allowed us to analyze approximately 50kb of terminal DNA. We find that repetitive sequences, such as the 414pb repeat previously characterized in R. americana and stretches of Ramar1 and RaTART mobile elements, also characterized in R. americana, compose the subtelomeric region of R. americana chromosomes. Additionally, we find sequences that do not match sequences in the GenBank database and do not present repetitive motifs. Our results suggest that the telomeric regions of R. americana chromosomes are composed of more than one type of repetitive sequence.