Parámetros de la recombinación meiótica en aves y su relación con diferentes grados de homogeneidad cariotípica

• Autores: Del Priore, Lucía
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pigozzi, María Inés
• Materia: AVES; GALLOANSERAE; CARIOTIPO; CROMOSOMAS; MEIOSIS; COMPLEJO SINAPTONEMICO; RECOMBINACION MEIOTICA; INMUNOLOCALIZACION; MAPA GENETICO; MLH1; TASAS DE RECOMBINACION; BIRDS; CHROMOSOMES; CHROMOSOME MORPHOLOGY; CROSSOVER RATE; GALLOANSERAE; GENETIC MAP; IMMUNOLOCALIZATION; KARYOTYPE; KARYOTYPIC; HOMOGENEITY; MEIOSIS; MEIOTIC RECOMBINATION; MLH1; SYNAPTONEMAL COMPLEX; RECOMBINATION PATTERN
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La recombinación permite la correcta segregación de los cromosomas durante la meiosis y contribuye a la producción de nuevas variantes alélicas que son esenciales para el mantenimiento de la diversidad. El patrón de distribución de los eventos de recombinación o crossing over puede ser influenciado por características del cariotipo y del genoma, como ser el tamaño de los cromosomas, la posición del centrómero y el contenido de secuencias repetitivas. La manera en que las características del cariotipo influyen en el número y la distribución del crossing over se ha analizado principalmente en los mamíferos, y dentro de este grupo, la mayor atención se ha centrado en los roedores y en el ser humano. En las aves, por su parte, no se han realizado análisis sistemáticos semejantes. A diferencia de los mamíferos, las aves se caracterizan por tener genomas relativamente pequeños, números cromosómicos altos en la mayoría de las especies y por tener cariotipos asimétricos, con pocos macrocromosomas identificables por pares y un gran número de microcromosomas que no se distinguen entre sí mediante técnicas citogenéticas convencionales. Por lo expuesto, se planteó como objetivo general de este trabajo de tesis determinar en qué medida las características cariotípicas de las aves influyen en el patrón de los eventos de recombinación. Para ello se analizó la distribución del crossing over por medio de la inmunodetección de la proteína MLH1, que marca los sitios de recombinación sobre los complejos sinaptonémicos durante el paquitene. Con este fin se seleccionaron 5 especies del Superorden Galloanserae: 4 especies del Orden Galliformes (Gallus domesticus, Coturnix japonica, Excalfactoria chinensis, Numida meleagris) y una especie del orden Anseriformes (Anas platyrhynchos). Todas las especies tienen las características típicas del cariotipo aviario, con variantes morfológicas en los macrocromosomas en relación al cariotipo considerado ancestral para la clase. Se analizaron un total de 860 núcleos y se contabilizaron aproximadamente 45490 focos entre las cinco especies estudiadas. En la mayoría de las especies analizadas se observó que los focos de MLH1 se distribuyen de forma multimodal a lo largo de los brazos cromosómicos, y que esta distribución sigue patrones distintivos en los macrocromosomas bibraquiados vs los acrocéntricos. En N. meleagris la distribución del crossing over se aparta del patrón general observado en las otras especies, ya que los focos de MLH1 se encuentran fuertemente localizados hacia extremos opuestos de los bivalentes. En esta especie, la tasa de recombinación (TR) global es significativamente más baja que en las demás especiesestudiadas. Estos datos demuestran que el patrón de recombinación a gran escala a lo largo de los brazos cromosómicos puede variar significativamente en ausencia de rearreglos cariotípicos drásticos. Puesto que las TRs muestran diferencias amplias dentro de un mismo orden, y que estas diferencias son iguales o aún mayores que las existentes entre especies de órdenes diferentes, proponemos que las TRs no tendrían una señal filogenética marcada en la clase Aves.
Recombination allows faithful chromosomal segregation during meiosis and contributes to the production of new heritable allelic variants that are essential for the maintenance of genetic diversity. It is known that the pattern of crossover (CO) distribution is affected by karyotypic features such as chromosome size, centromere position and the repetitive DNA content. The way that karyotype features affects the number and distribution of the CO events has been analyzed mainly in mammals, especially in rodents and humans. To the contrary, in birds, such systematic analyses have not been done. Unlike mammals, birds are characterized by small genome sizes, high and relatively constant chromosomal numbers between species, with the presence of asymmetric karyotypes consisting of few macrochromosomes and large numbers of microchromosomes that cannot be identified in conventional cytogenetic preparations. For all the above, the main objective of this thesis was to determine how the karyotypic characteristics affect the distribution and frequency of crossing over in birds. To this end, the pattern of CO was analyzed using immunolocalization of the MLH1 protein, which marks the CO sites along synaptonemal complexes during pachytene. To perform the analysis, 5 species belonging to the Galloanserae Superorder were selected: 4 species from the order Galliformes (Gallus domesticus, Coturnix japonica, Excalfactoria chinensis, and Numida meleagris) and 1 species from the order Anseriformes (Anas platyrhynchos). These species have typical avian karyotypes with morphological variations of macrochromosomes respect to the ancestral avian karyotype. A total of 860 nuclei were analyzed and approximately 45490 foci were counted among the five species tested. It was observed that, in most cases, MLH1 foci show a multimodal profile along chromosome arms with distinctive patterns in biarmed vs. acrocentric macrochromosomes. A departure from this general feature was found in the helmeted guineafowl (N. meleagris), where MLH1 foci are strongly localized towards opposite ends of the bivalents. Furthermore, the global CO rate in this species is notably lower compared to the other analyzed species. Altogether these data suggest that broad-scale recombination patterns can be significantly modified in the absence of drastic karyotypic rearrangements. These results also show that differences in recombination levels are larger within a taxon (Galliformes) than between groups, suggesting that CO rates might not show a strong phylogenetic signal in birds.
Fil: Del Priore, Lucía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.