Diversidade e evolução de elementos de transposição em Drosophila

Abstract

Os elementos de transposição (TEs) são segmentos de DNA que têm a capacidade de mover-se e replicar-se dentro do genoma. Estão presentes em praticamente todos os organismos, compreendendo uma fração significativa do genoma dos mesmos. Duas classes de TEs são amplamente reconhecidas, os retrotransposons (classe I), que se transpõem por um intermediário de RNA, e os transposons (classe II) que usam DNA como intermediário direto da transposição. A diversidade, complexidade e ubiqüidade dos elementos transponíveis, a ampla variação fenotípica e molecular produzida em seus hospedeiros como conseqüência de sua transposição, assim como a transmissão horizontal da informação genética entre espécies indicam que essas seqüências desempenham uma importante função no processo evolutivo dos genomas, justificando a importância do seu estudo nos diversos organismos. O presente trabalho procurou explorar a história evolutiva de diferentes elementos de transposição em Drosophila visando contribuir para o entendimento do processo de co-evolução dessas seqüências com o genoma hospedeiro. Nosso principal foco foi investigar a evolução de retrovírus endógenos de Drosophila. Evidenciamos a ocorrência de um grande número de eventos de transmissão horizontal entre espécies. Muitos desses retrovírus podem ainda estar ativos e potencialmente serem agentes infecciosos, o que pode ajudar a explicar o grande número de eventos de transferência horizontal que encontramos. Investigamos também, a distribuição e evolução de uma família de transposons de DNA não autônomos, os quais podem ser considerados elementos do tipo MITEs (Miniature Inverted-repeat Transposable Elements). Nossas análises confirmaram que diferentes processos têm contribuído para a evolução e distribuição dos TEs nos genomas, como transmissão vertical, perda estocástica, polimorfismo ancestral, introgressão e transferência horizontal.

Transposable elements (TEs) are segments of DNA that have the ability to move and replicate within the genome. They are present in nearly all organisms, composing a significant fraction of their genomes. Two classes of TEs are widely recognized, the retrotransposons (class I) that transpose through a RNA intermediate and transposons (class II) that use DNA as a direct intermediate of transposition. The diversity, complexity and ubiquity of transposable elements, the extensive phenotypic and molecular variation produced in their hosts as a consequence of its transposition, as well as genetic horizontal transmission between species, indicate that TEs play an important role in evolution of genomes, substantiating the importance their study in different organisms. This study aimed to explore the evolutionary history of different transposable elements in Drosophila to contribute to the understanding of the co-evolution of these sequences with the host genome. Our main focus was to investigate the evolution of Drosophila endogenous retroviruses and we found several examples of horizontal transfer between species. Some of these retroviruses may still be active and are potentially infectious agents, which help to explain the high number of horizontal transfer events. We also investigate the distribution and evolution of a non-autonomous family of DNA transposons, which can be considered as MITEs (Miniature Inverted-repeat Transposable Elements). Our analyses confirm that several processes have contributed to the evolution and distribution of transposable elements in the genomes, such as vertical transmission, stochastic loss, ancestral polymorphism with independent assortment of copies during speciation, introgression and horizontal transfer.