Evolutionary Dynamics of rDNAs and U2 Small Nuclear DNAs in Triportheus (Characiformes, Triportheidae): High Variability and Particular Syntenic Organization.

Abstract

Las familias multigénicas corresponden a un grupo de genes repetidos en tándem, mostrando una enorme diversidad tanto en el número de unidades como en la organización genómica. En los peces, a diferencia del ADNr que ha sido bien explorado en estudios citogenéticos, los genes del ARN nuclear pequeño (ARNsn) U2 están poco investigados en cuanto a su localización cromosómica. Todas las especies de Triportheus (Characiformes, Triportheidae) estudiadas hasta ahora llevan un sistema de cromosomas sexuales ZZ/ZW, donde el cromosoma W contiene un enorme cistrón de ADNr 18S. En algunas especies también se verificó la organización sinténica de los ADNr en los autosomas. Para explorar esta organización particular, realizamos una hibridación in situ con fluorescencia de tres colores utilizando los genes 5S, 18S rDNA y U2 snRNA como sondas en ocho especies de Triportheus. Este trabajo representa el primero que analiza la distribución cromosómica de genes de ARNsn U2 en genomas de Triportheidae. La variabilidad en el número de grupos de ADNr y las sintenias divergentes de estas tres familias multigénicas ponen en evidencia su dinamismo evolutivo, revelando una organización mucho más compleja de estos genes de lo que se suponía anteriormente para especies estrechamente relacionadas. Nuestro estudio también proporciona datos adicionales sobre la acumulación de secuencias repetitivas en el cromosoma específico del sexo. Además, también se revisa la organización cromosómica de los snDNA U2 entre especies de peces. ​

Multigene families correspond to a group of genes tandemly repeated, showing enormous diversity in both number of units and genomic organization. In fishes, unlike rDNAs that have been well explored in cytogenetic studies, U2 small nuclear RNA (snRNA) genes are poorly investigated concerning their chromosomal localization. All Triportheus species (Characiformes, Triportheidae) studied so far carry a ZZ/ZW sex chromosomes system, where the W chromosome contains a huge 18S rDNA cistron. In some species the syntenic organization of rDNAs on autosomes was also verified. To explore this particular organization, we performed three-color-fluorescence in situ hybridization using 5S, 18S rDNA, and U2 snRNA genes as probes in eight Triportheus species. This work represents the first one analyzing the chromosomal distribution of U2 snRNA genes in genomes of Triportheidae. The variability in number of rDNA clusters, and the divergent syntenies for these three multigene families, put in evidence their evolutionary dynamism, revealing a much more complex organization of these genes than previously supposed for closely related species. Our study also provides additional data on the accumulation of repetitive sequences in the sex-specific chromosome. Besides, the chromosomal organization of U2 snDNAs among fish species is also reviewed.