Análisis genómico y transcriptómico de los genes hox durante el desarrollo larvario del lenguado senegalés (solea senegalensis, kaup 1858)

Abstract

El lenguado senegalés (Solea senegalensis, Kaup 1858) es un pez plano marino, que pertenece al orden Pleuronectiformes y tiene alto interés en acuicultura. Su desarrollo larvario comprende profundos y continuos cambios en el plan corporal hasta finalizar la metamorfosis. Es común la presencia de anormalidades esqueléticas tanto en poblaciones silvestres como en poblaciones de cultivo, siendo significativamente más frecuente en esta última, lo que genera altos costos de producción para la industria acuícola. Sin embargo, el conocimiento sobre los factores genéticos que controlan el desarrollo del plan corporal durante las etapas tempranas, así como los procesos evolutivos que subyacen, es aún limitado. En vertebrados y peces óseos, se ha demostrado la implicación de los genes hox en el desarrollo de sus estructuras anatómicas durante las primeras etapas de vida. Estos genes son clave en la diferenciación celular, la morfogénesis y la determinación del plan corporal. Por esta razón, en este trabajo se aplicaron técnicas de secuenciación masiva, citogenética, análisis de secuencias repetitivas, genómica comparativa, filogenética y RNAseq para caracterizar a nivel citogenómico los genes hox en Solea senegalensis y desvelar los aspectos evolutivos, en su relación con otros peces óseos, particularmente con peces planos; así como identificar las variaciones en la expresión génica que coincidan con los principales cambios morfológicos y la determinación el plan corporal durante el desarrollo larvario de esta especie. Se localizaron los clústeres hoxaa, hoxab, hoxba, hoxbb, hoxca, hoxda, hoxdb en los cromosomas 10, 16, 15, 12, 20, 4 y 18, respectivamente. Además, se determinó la presencia de 3 genes evx y 49 genes hox. Se destaca que tanto su localización en distintos cromosomas como la conservación de número total de genes, son condiciones plesiomórficas en teleósteos. Los análisis de genómica comparativa y de elementos repetitivos demostraron una alta conservación de la organización genómica de los clústeres hox. Asimismo, se identificaron polimorfismos específicos y acumulaciones de elementos repetitivos tipo transposones de clase I (ADN) y II (ARN), particularmente en el clúster hoxba. Los análisis filogenéticos evidenciaron una resolución efectiva únicamente en el clúster hoxaa. Sin embargo, se observaron errores de agrupación entre teleósteos y entre teleósteos y especies del grupo externo, en los clústeres hoxab, hoxbb, hoxca, hoxda y hoxba. Por otro lado, el análisis transcriptómico reveló la expresión de los 51 genes de la familia hox durante el desarrollo larvario. En esa línea, se determinó que el clúster hoxaa mostró la mayor expresión acumulativa, mientras que hoxbb presentó la menor expresión. Además, se identificaron 6 perfiles de expresión génica: los genes del grupo anterior (perfil D) con alta expresión en la fase P0; grupo 3 y central (perfiles C y E) predominantemente en las fases larvarias, principalmente en la fase P0; y los genes del grupo posterior (A, B, F) en tres momentos clave, en la fase P0, la etapa metamórfica S y S3, y finalmente en la etapa S4. Finalmente, la interpretación de las pérdidas génicas y duplicaciones observadas sugieren procesos de subfuncionalización y pseudogenización tras el evento TSGD. La conservación estructural y la posterior detección de su expresión subrayan la importancia funcional de los genes hox. Además, se evidenció la existencia de perfiles de expresión que agrupan predominantemente genes de un mismo grupo del eje antero-posterior, coincidiendo curiosamente con la formación de estructuras anatómicas. Por lo tanto, esta Tesis Doctoral representa la primera caracterización genómica y análisis transcriptómico de los genes hox en S. senegalensis. Este trabajo constituye una base sólida para futuras líneas de investigación en biología evolutiva y para aplicaciones acuícolas.