Estabelecimento do cariótipo molecular e associações sintênicas entre tripanossomas de morcegos do clado Trypanosoma cruzi
Data
2017-05-30
Autores
Cavalcante, Caroline Cortez 
Orientadores
Silveira Filho, José Franco da
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
The genus Trypanosoma comprises hemoflagellate parasites generally transmitted to vertebrate host by hematophagous arthropods. The clade Schizotrypanum (Trypanosoma cruzi and T. cruzi-like) includes pathogenic and non-pathogenic trypanosomes of mammals (terrestrial and bats) of South America: T. cruzi, Trypanosoma cruzi marinkellei, Trypanosoma dionisii, Trypanosoma conorhini, and other related isolates (T. cruzi bat, T. rangeli-like). T. cruzi taxon includes trypanosomes isolated from Brazilian bats identified as T. cruzi bat and T. cruzi marinkellei, prevalent in bats from Central and South America. Bat trypanosomes are very interesting at the evolutionary level, since it has been proposed that T. cruzi and T. rangeli evolved from lineages of bat trypanosome that have switched into terrestrial mammals (“bat” seeding hypothesys). Analyses of chromosomal organization and syntenic associations of bat trypanosomes of clade T. cruzi is an important step in the study of T. cruzi chromosome evolution. Here we compared the T. cruzi karyotype with those of three bat trypanosome isolates from the clade T. cruzi (T. cruzi marinkellei, T. dionisii and T. cruzi bat) by hybridization of the chromosomal bands separated by pulsed field electrophoresis (PFGE) with chromosome-specific markers and comparative genomic hybridization based on DNA microarray (aCGH). The karyotypes of T. cruzi bat, T. cruzi marinkellei and T. dionisii were defined using clone CL Brener (TcVI strain) and T. cruzi strain G (TcI strain) as reference. Taking into consideration the number and size of chromosomal bands, the karyotypes of T. cruzi marinkellei and T. cruzi bat are very close to that of T. cruzi (lineage TcI). T. dionisii have significant differences in relation to isolates of clade T. cruzi, in agreement to previous studies that suggest T. dionisii is phylogenetically distant from T. cruzi. Hybridization of chromosomal bands with chromosome-specific markers has shown that several syntenic blocks defined in T. cruzi are also conserved in isolates of clade T. cruzi. Some alterations could be explained by segmental duplication followed by translocation to another chromosome or deletion and / or duplication of chromosomal ends by ectopic recombination. The genomes of T. cruzi bat, T. cruzi marinkellei and T. dionisii were compared to that of clone CL Brener by aCGH. It was identified 81 chromosomal alterations (47 gains, 34 losses) being 24 in T. cruzi bat, 16 in T. cruzi marinkellei and 41 in T. dionisii. Differences between T. cruzi marinkellei and T. cruzi are consistent with the low number of repeated sequences, including multigenic families, in T cruzi marinkellei. Several of syntenic relationships established by hybridization of chromosomal bands with chromosome-specific markers were validated by aCGH. Gain or loss regions can be correlated with events of segmental duplication and translocation. We have also detected gain or loss events resulting from deletion and / or duplication of the chromosomal ends by ectopic recombination. T. cruzi marinkellei appears to have completely duplicated the chromosome TcCh39 changing the number of copies of this chromosome (aneuploidy). Taken together, our results suggest that the bat isolates of clade T. cruzi seem capable of generating genetic variability in the absence of sexual reproduction, but without compromising the gene core responsible for their vital activities.
O gênero Trypanosoma compreende parasitas hemoflagelados que são geralmente transmitidos ao hospedeiro vertebrado por artrópodes hematófagos. O clado Schizotrypanum (T. cruzi e T. cruzi-like) inclui tripanossomas patogênicos e não patogênicos de mamíferos (terrestres e morcegos) da América do Sul: Trypansoma cruzi, Trypansoma cruzi marinkellei, Trypansoma dionisii, Trypansoma conorhini, e outras espécies relacionadas ou subespécies (T. cruzi bat, T. rangeli-like). O táxon T. cruzi inclui tripanossomas isolados de morcegos brasileiros identificados como T. cruzi bat e T. cruzi marinkellei, prevalente em morcegos das Américas Central e do Sul. Os tripanossomas de morcegos têm despertado muito interesse no plano evolutivo, foi proposto que T. cruzi e T. rangeli evoluíram de uma linhagem de tripanossoma de morcego que adaptou-se aos mamíferos terrestres (“bat seeding hypothesis”). A análise da organização cromossômica e associações sintênicas de espécies do clado T. cruzi que parasitam morcegos é um passo importante no estudo da evolução cromossômica em T. cruzi. Nesta dissertação comparamos o cariótipo de T. cruzi com os de três isolados de morcego do clado T. cruzi (T. cruzi marinkellei, T. dionisii e T. cruzi bat) por hibridização das bandas cromossômicas separadas por eletroforese de campo pulsado (PFGE) com marcadores cromossomo-específicos e por hibridização genômica comparativa baseada em microarranjo de DNA (aCGH). Os cariótipos de T. cruzi bat, T. cruzi marinkellei e T. dionisii foram definidos usando como referência o clone CL Brener (linhagem TcVI) e a cepa G (linhagem TcI) de T. cruzi. Considerando-se o número e tamanho das bandas cromossômicas, o cariótipo de T. cruzi marinkellei e T. cruzi bat é bastante próximos ao da linhagem TcI de T. cruzi. T. dionisii apresentou diferenças significativas em relação aos isolados do clado T. cruzi, de acordo com estudos anteriores que sugerem que T. dionisii é filogeneticamente distante de T. cruzi. A hibridização das bandas cromossômicas com marcadores cromossomoespecíficos mostrou que vários blocos sintênicos definidos em T. cruzi estão bem conservados nos isolados do clado T. cruzi. Algumas alterações poderiam ser explicadas por duplicação segmentar seguido de translocação para outro cromossomo ou deleção e/ou duplicação das extremidades cromossômicas por recombinação ectópica. Os genomas de T. cruzi bat, T. cruzi marinkellei e T. dionisii foram comparados com o do clone T. cruzi CL Brener por aCGH. Foram identificadas 81 alterações cromossômicas (47 ganhos, 34 perdas) sendo 24 em T. cruzi bat, 16 em T. cruzi marinkellei e 41 em T. dionisii. Diferenças entre T. cruzi marinkellei e T. cruzi são consistentes com o número reduzido de sequências repetidas, incluindo famílias multigênicas, em T. cruzi marinkellei. Várias das relações sintenicas estabelecidas por hibridização das bandas cromossômicas com marcadores cromossomo-específicos foram validadas por aCGH. Foram identificadas regiões de ganho ou perda que podem ser correlacionadas com eventos de duplicação segmentar e translocação. Também foram detectados eventos de ganho ou perda resultantes de deleção e/ou duplicação das extremidades cromossômicas por recombinação ectópica. Em T. cruzi marinkellei parece ter ocorrido a duplicação completa do cromossomo com TcCh39 resultando na alteração do número de cópias deste cromossomo (aneuploidia). Em conjunto, os nossos resultados sugerem que os isolados de morcego do clado T. cruzi são capazes de gerar variabilidade genética na ausência de reprodução sexuada, mas sem comprometer o core gênico responsável pelas suas atividades vitais.
O gênero Trypanosoma compreende parasitas hemoflagelados que são geralmente transmitidos ao hospedeiro vertebrado por artrópodes hematófagos. O clado Schizotrypanum (T. cruzi e T. cruzi-like) inclui tripanossomas patogênicos e não patogênicos de mamíferos (terrestres e morcegos) da América do Sul: Trypansoma cruzi, Trypansoma cruzi marinkellei, Trypansoma dionisii, Trypansoma conorhini, e outras espécies relacionadas ou subespécies (T. cruzi bat, T. rangeli-like). O táxon T. cruzi inclui tripanossomas isolados de morcegos brasileiros identificados como T. cruzi bat e T. cruzi marinkellei, prevalente em morcegos das Américas Central e do Sul. Os tripanossomas de morcegos têm despertado muito interesse no plano evolutivo, foi proposto que T. cruzi e T. rangeli evoluíram de uma linhagem de tripanossoma de morcego que adaptou-se aos mamíferos terrestres (“bat seeding hypothesis”). A análise da organização cromossômica e associações sintênicas de espécies do clado T. cruzi que parasitam morcegos é um passo importante no estudo da evolução cromossômica em T. cruzi. Nesta dissertação comparamos o cariótipo de T. cruzi com os de três isolados de morcego do clado T. cruzi (T. cruzi marinkellei, T. dionisii e T. cruzi bat) por hibridização das bandas cromossômicas separadas por eletroforese de campo pulsado (PFGE) com marcadores cromossomo-específicos e por hibridização genômica comparativa baseada em microarranjo de DNA (aCGH). Os cariótipos de T. cruzi bat, T. cruzi marinkellei e T. dionisii foram definidos usando como referência o clone CL Brener (linhagem TcVI) e a cepa G (linhagem TcI) de T. cruzi. Considerando-se o número e tamanho das bandas cromossômicas, o cariótipo de T. cruzi marinkellei e T. cruzi bat é bastante próximos ao da linhagem TcI de T. cruzi. T. dionisii apresentou diferenças significativas em relação aos isolados do clado T. cruzi, de acordo com estudos anteriores que sugerem que T. dionisii é filogeneticamente distante de T. cruzi. A hibridização das bandas cromossômicas com marcadores cromossomoespecíficos mostrou que vários blocos sintênicos definidos em T. cruzi estão bem conservados nos isolados do clado T. cruzi. Algumas alterações poderiam ser explicadas por duplicação segmentar seguido de translocação para outro cromossomo ou deleção e/ou duplicação das extremidades cromossômicas por recombinação ectópica. Os genomas de T. cruzi bat, T. cruzi marinkellei e T. dionisii foram comparados com o do clone T. cruzi CL Brener por aCGH. Foram identificadas 81 alterações cromossômicas (47 ganhos, 34 perdas) sendo 24 em T. cruzi bat, 16 em T. cruzi marinkellei e 41 em T. dionisii. Diferenças entre T. cruzi marinkellei e T. cruzi são consistentes com o número reduzido de sequências repetidas, incluindo famílias multigênicas, em T. cruzi marinkellei. Várias das relações sintenicas estabelecidas por hibridização das bandas cromossômicas com marcadores cromossomo-específicos foram validadas por aCGH. Foram identificadas regiões de ganho ou perda que podem ser correlacionadas com eventos de duplicação segmentar e translocação. Também foram detectados eventos de ganho ou perda resultantes de deleção e/ou duplicação das extremidades cromossômicas por recombinação ectópica. Em T. cruzi marinkellei parece ter ocorrido a duplicação completa do cromossomo com TcCh39 resultando na alteração do número de cópias deste cromossomo (aneuploidia). Em conjunto, os nossos resultados sugerem que os isolados de morcego do clado T. cruzi são capazes de gerar variabilidade genética na ausência de reprodução sexuada, mas sem comprometer o core gênico responsável pelas suas atividades vitais.