Dinâmica evolutiva e mapeamento cromossômico dos genes de 5S rDNA em Bryconamericus Eigenmann, 1907 (Characidae, Stevardiiae, Diapomini) de três bacias hidrográficas brasileiras

Abstract

Bryconamericus é um gênero especioso de Characidae, embora poucos estudos citogenéticos tenham sido feitos neste grupo. Neste trabalho, quatro espécies de Bryconamericus foram caracterizadas citogeneticamente, sendo: duas populações de B. aff. iheringii (rio Ijuí, bacia do Alto rio Uruguai/rio Iguaçu, bacia do Baixo rio Paraná), B. coeruleus (rio Piquiri, bacia do Alto rio Paraná), B. cf. ecai e B. cf. eigenmanni (riacho Bigua, Bacia do Alto rio Uruguai). Todas as espécies apresentaram 2n=52 cromossomos, com variação interpopulacional/interespecífica de fórmulas cariotípicas e número fundamental, corroborando o número diploide considerado basal para o gênero, e a ocorrência de rearranjos cromossômicos que atuam na dinâmica evolutiva deste grupo. Heterocromatinas foram evidenciadas nas regiões pericentromérica, telomérica e intersticial (em alguns cromossomos), e as AgRONs mostraram-se múltiplas, com variação intraespecífica, em B. aff. iheringii (Ijuí) e B. coeruleus; e simples para as demais espécies. A 18S rDNA-FISH confirmou a localização das RONs em B. aff. iheringii (Iguaçu), e nas demais espécies evidenciou sítios extras. Os sítios de 5S rDNA foram evidenciados majoritariamente na região terminal do braço curto, muitas vezes co-localizados aos genes de 18S rDNA, com variação intraespecífica (em B. aff. iheringii (Ijuí) e B. coeruleus) e interespecífica quanto ao número de sítios. A caracterização molecular destes genes revelou a presença de duas variantes de 5S rDNA, uma correspondente às cópias funcionais (V1), compostas por 120 pb que abrigam regiões promotoras para a transcrição e que resultam num RNA com estrutura secundária em Y, e a outra (V2) compreendendo cópias truncadas (pseudogenes), com perdas nucleotídicas nos promotores internos, resultando num RNA com estrutura secundária sem funcionalidade aparente. Dois NTSs também foram observados: um com 82 pb altamente conservadas mesmo entre as espécies, e que contém sequências de reconhecimento importantes no processo de transcrição; e outro com composição nucleotídica variável e a ausência destas sequências. A presença de pseudogenes associada a ocorrência de dois tipos de NTSs, sugerem que em Bryconamericus a evolução dos genes de 5S rDNA envolve mecanismos mistos de Nascimento e Morte e Evolução Concertada. Este trabalho traz os primeiros dados citogenéticos para estas populações de Bryconamericus, sendo o primeiro estudo em B. cf. eigenmanni, além de contemplar a primeira caracterização dos genes de 5S rDNA e a proposição de mecanismos evolutivos para estes genes, auxiliando na compreensão deste grupo

Bryconamericus is a specious genus in Characidae, although few cytogenetic studies have been done in this group. In this work, four species of Bryconamericus were characterized cytogenetically, being: two populations of B. aff. iheringii (Ijuí River, Upper Uruguay River basin /Iguaçu river, Lower Paraná river basin), B. coeruleus (Piquiri river, Upper Parana River Basin), B. cf. ecai and B. cf. eigenmanni (Bigua stream, Upper Uruguay river basin). All species presented 2n=52 chromosomes, with interpopulational/interspecific variation of karyotype formulas and fundamental number, corroborating the diploid number considered basal for the genus, and the occurrence of chromosomal rearrangements that act on the evolutionary dynamics of this group. Heterochromatins were evidenced in the pericentromeric, telomeric and interstitial regions (in some chromosomes), and the AgNORs showed multiple, with intraspecific variation, in B. aff. iheringii (Ijuí) and B. coeruleus; and simple for the other species. 18S rDNA-FISH confirmed the location of the NORs in B. aff. iheringii (Iguaçu), and in the other species showed extra sites. 5S rDNA sites were mostly found in the terminal short arm region, often co-localized to the 18S rDNA genes, with intraspecific variation (in B. aff. iheringii (Ijuí) and B. coeruleus) and interspecific in number sites. The molecular characterization of these genes revealed the presence of two variants of 5S rDNA, one corresponding to functional copies (V1), composed of 120 bp that harbor transcriptional promoter regions and which result in an RNA with secondary structure in Y, and the other (V2) comprising truncated copies (pseudogenes), with nucleotide losses in the internal promoters, resulting in an RNA with secondary structure without apparent functionality. Two NTSs were also observed: one with 82 bp highly conserved even among species, and containing important recognition sequences in the transcription process; and another with variable nucleotide composition and the absence of these sequences. The presence of pseudogenes associated with the occurrence of two types of NTSs suggests that in Bryconamericus the evolution of 5S rDNA genes involves mixed Birth-and-Death mechanisms and Concerted Evolution. This work presents the first cytogenetic data for these Bryconamericus populations, being the first study in B. cf. eigenmanni, besides contemplating the first characterization of the genes of 5S rDNA and the proposition of evolutionary mechanisms for these genes, helping in the understanding of this group