Chromosome Mapping of H1 and H4 Histones in Parodontidae (Actinopterygii: Characiformes): Dispersed and/or Co-Opted Transposable Elements?

The karyotypes of the family Parodontidae consist of 2n = 54 chromosomes. The main chromosomal evolutionary changes of its species are attributed to chromosome rearrangements in repetitive DNA regions in their genomes. Physical mapping of the H1 and H4 histones was performed in 7 Parodontidae species to analyze the chromosome rearrangements involved in karyotype diversification in the group. In parallel, the observation of a partial sequence of an endogenous retrovirus (ERV) retrotransposon in the H1 histone sequence was evaluated to verify molecular co-option of the transposable elements (TEs) and to assess paralogous sequence dispersion in the karyotypes. Six of the studied species had an interstitial histone gene cluster in the short arm of the autosomal pair 13. Besides this interstitial cluster, in Apareiodon davisi, a probable further site was detected in the terminal region of the long arm in the same chromosome pair. The H1/H4 clusters in Parodon cf. pongoensis were located in the smallest chromosomes (pair 20). In addition, scattered H1 signals were observed on the chromosomes in all species. The H1 sequence showed an ERV in the open reading frame (ORF), and the scattered H1 signals on the chromosomes were attributed to the ERV's location. The H4 sequence had no similarity to the TEs and displayed no dispersed signals. Furthermore, the degeneration of the inner ERV in the H1 sequence (which overlapped a stretch of the H1 ORF) was discussed regarding the likelihood of molecular co-option of this retroelement in histone gene function in Parodontidae.

Mapeamento cromossômico das histonas H1 e H4 em espécies de Parodontidae (Characiformes)

Parodontidae é composta por três gêneros: Parodon, Saccodon e Apareiodon, os quais abrangem 31 espécies consideradas válidas. Do ponto de vista cromossômico, apresentam 2n=54 cromossomos conservado, com variações nas fórmulas cariotípicas, número e localização dos DNAs ribossomais 45S e 5S e presença/ausência de cromossomos sexuais. O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o conhecimento da diversidade cromossômica de Parodontidae, analisando, através de hibridizações in situ fluorescentes, a localização cromossômica dos genes das histonas H1 e H4 em sete espécies da família: Apareiodon cavalcante, Apareiodon machrisi, Apareiodon sp. 1, Apareiodon sp. 2, Apareiodon argenteus, Apareiodon davisi e Parodon cf. pongoensis. As sondas utilizadas foram amplificadas a partir do genoma de A. cavalcante. As sequências obtidas na amplificação das histonas H1 e H4 apresentaram 626 e 213 pares de bases, respectivamente, exibindo similaridade com sequências parciais destes genes de outras espécies de peixes. Além disso, a sequência de H1 amplificada apresentou similaridade com um fragmento interno do elemento transponível ERV1-2 FCa-I. As hibridizações revelaram a ocorrência de co-localização destes genes em porção intersticial de um único par cromossômico (par 20 em P. cf. pongoensis e par 13 nas demais espécies), ocorrendo também um sítio adicional de H1 em A. davisi e pequenos sítios dessa sequência dispersos pelos cariótipos de todas as espécies. Os resultados sugerem que o cluster H1-H4 alocado em apenas um par cromossômico seja a tendência para Parodontidae, indicando assim uma possível conservação desta clusterização em todas as espécies do grupo. Os pequenos sítios de H1 dispersos pelos cariótipos e o sítio adicional de A. davisi provavelmente estão associados ao retroelemento inserido nesta sequência. Além disso, o sítio adicional de A. davisi também pode ser resultado de rearranjos cromossômicos, bem como o par portador do cluster H1-H4 em P. cf. pongoensis. Apesar de ser sugerida a conservação da localização dos genes das histonas H1 e H4 em Parodontidae, as particularidades apresentadas por algumas espécies indicam que, em alguns casos, estes genes estão envolvidos em processos evolutivos que resultam em maior nível de diferenciação.Órgãos financiadores: FAPESP, CAPES e CNPqApoio de coleta: ICM-Bio (licença Nº 10538-1)

Mapeamento cromossômico comparativo de DNAs repetitivos em duas espécies de Pimelodidae (Siluriformes): Bergiaria westermanni (Liitken, 1874) e Pimelodus pohli (Ribeiro e Lucena, 2006)

Bergiaria westermanni e Pimelodus pohli são espécies pertencentes à família Pimelodidae (Siluriformes) e endêmicas da bacia do rio São Francisco. Estudos citogenéticos no grupo já evidenciaram cromossomos B, sistemas de cromossomos sexuais heteromórficos e diversificação cariotípica. O presente trabalho objetivou analisar citogeneticamente duas espécies de Pimelodidae coletadas na bacia do rio São Francisco (MG): B. westermanni (26? e 3?) e P. pohli (28? e 19?). Para ambas, o 2n foi de 56 cromossomos sem a ocorrência de cromossomos sexuais e, em B. westermanni uma variação intra e interindividual de 0 a 4 cromossomos B foi observada. As fórmulas cariotípicas são diferenciadas para as duas espécies (28m+14sm+10st+4a, NF = 94 para B. westermanni) e (20m+18sm+12st+6a, NF=106 para P. pohli). A heterocromatina alocou-se preferencialmente nas regiões centroméricas e terminais, sendo os cromossomos B de B. westermanni totalmente heterocromáticos. Evidenciou-se NOR simples, terminal, ativa e coincidente com os sítios de rDNA 18S no par cromossômico 27 em B. westermanni, e no par 24 de P. polhi, além de sítios do rDNA 45S nos cromossomos B de B. westermanni com evidências de atividade transcricional. Sítios intersticiais de rDNA 5S foram detectados nos pares cromossômicos 1 e 5 em B. westermanni e nos pares 1 e 18 em P. pohli. A localização in situ da sonda do snRNA U2 foi sintênica a um par cromossômico portador do rDNA 5S, par 5 em B. westermanni e par 18 em P. pohli. A sequência (TTAGGG)n foi evidenciada nas porções terminais dos cromossomos das espécies, inclusive nos cromossomos B de B. westermanni. Em P. pohli, sítios teloméricos intersticiais (ITS) foram detectados em três pares cromossômicos, os quais podem ser resultado de rearranjos cromossômicos ou quebras da dupla fita com mecanismo de reparo mediado pela telomerase. Os resultados citogenéticos para estas duas espécies evidenciam uma conservação do número diplóide. Entretanto, variações nas fórmulas cariotípicas, presença de cromossomos B em B. westermanni, com genes rRNA 45S provavelmente ativos, e ITS em P. pohli, demonstraram diferenciação na estrutura dos cromossomos e no conteúdo genômico. Esses dados contribuem para a caracterização citogenética da família, e auxiliam no entendimento de sua evolução cromossômica.Órgãos financiadores: FAPESP, CAPES e CNPqApoio de coleta: ICM-Bio (licença Nº 10538-1)

Karyotype Diversity and Evolutionary Trends in Armored Catfish Species of the Genus Harttia (Siluriformes: Loricariidae)

Most species of the genus Harttia inhabits the headwaters of small tributaries, but some species are restricted to the main channel of some rivers. This feature, combined with limited dispersal ability, leads to the formation of small isolated populations with reduced gene flow. Currently, there are 23 taxonomically defined and recognized species, and 17 of these are found in Brazil, distributed in several hydrographic basins. Despite this diversity, few chromosomal data for the species belonging to this genus are found in the literature. Thus, this study analyzed, by classical and molecular cytogenetics methodologies, the chromosomal diversity of this genus, to discuss the processes that are involved in the evolution and karyotype differentiation of the species of the group. Seven species of Harttia were analyzed: H. kronei, H. longipinna, H. gracilis, H. punctata, H. loricariformis, H. torrenticola, and H. carvalhoi. The chromosomal diversity found in these species includes different diploid and fundamental numbers, distinct distribution of several repetitive sequences, the presence of supernumerary chromosomes in H. longipinna and multiple sex chromosome systems of the type XX/XY1Y2 in H. carvalhoi and X1X1X2X2/X1X2Y in H. punctata. Lastly, our data highlight the genus Harttia as an excellent model for evolutionary studies.

First karyotype description of Hypostomus iheringii (Regan, 1908): a case of heterochromatic polymorphism

In this study, which is the first karyotype analysis of Hypostomus iheringii, nine specimens collected in Córrego da Lapa (tributary of the Passa-Cinco River) showed a diploid number of 80 chromosomes. Silver nitrate staining and fluorescence in situ hybridization (FISH) with an 18S rDNA probe revealed the presence of multiple nucleolus organizer regions (NORs) (chromosome pairs 13, 20, and 34). FISH with a 5S rDNA probe showed that this cistron was only present in chromosome pair 2. When the karyotypes of individual animals were compared, unique heterochromatic polymorphisms were detected on chromosome pairs 1 and 5. Specifically, specimens had heterochromatic blocks (h+h+) on both chromosomes, one chromosome with heterochromatic blocks (h+h-) or chromosomes that lacked heterochromatic blocks (h-h-). Considering that heteromorphic pattern is not correlated with variation in size, the process of heterochromatinization might act on the long arms of these chromosomes. In summary, all chromosomal markers indicate that the karyotype of Hypostomus iheringii is highly differentiated and that the heterochromatinization of chromosomal segments may have contributed to its karyotypic differentiation.