Desregulação de genes e elementos de transposição e incompatibilidade híbrida entre subespécies de Drosophila mojavensis e D. arizonae

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Banho, Cecilia Artico
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Híbridos; Isolamento pós-zigótico; Fenótipo; Expressão diferencial; Grupo repleta; Hybrids; Postzygotic isolation; Phenotype; Differential expression; Repleta group; Hybrides; Isolement postzygotique; Phénotype; Expression différentielle; Groupe repleta
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/193123

Hibridização interespecifica é uma condição de estresse que pode levar à esterilidade ou à inviabilidade devido à desregulação de genes e elementos de transposição (TEs), particularmente em espécies do gênero Drosophila com grande tempo de divergência. Contudo, a extensão dessas anormalidades em híbridos de espécies com tempo de divergência recente ainda não é bem compreendida. Drosophila mojavensis e D. arizonae são um bom sistema biológico para investigar essa questão uma vez que a divergência entre elas foi relativamente recente (~1,5 milhões de anos atrás), apresentam diferentes graus de isolamento reprodutivo, e são capazes de produzir híbridos em laboratório. A fim de verificar a ocorrência e o grau da incompatibilidade híbrida, neste estudo, foram realizadas análises fenotípicas para estimar parâmetros da história de vida de descendentes de cruzamentos intra e interespecíficos, bem como análises de expressão diferencial de genes e TEs que possam estar envolvidos no isolamento reprodutivo, por meio de análises de RNA-Seq, de parentais e híbridos. Todos os híbridos apresentaram menor viabilidade em comparação aos descendentes de cruzamentos intraespecíficos, como também todos os híbridos machos dos cruzamentos entre fêmeas D. mojavensis vs machos D. arizonae apresentaram espermatozoides móveis, enquanto que nos cruzamentos recíprocos, 75% dos híbridos apresentaram espermatozoides imóveis. As análises fenotípicas mostraram ausência de disgenesia gonadal em machos e fêmeas, bem como fertilidade em 100% das fêmeas híbridas. Contudo, apenas 50% dos híbridos com motilidade espermática foram férteis. As análises do transcriptoma evidenciaram expressão conservativa para a maioria dos genes e famílias de TEs em ovários de híbridos em relação às espécies parentais. Em testículos, por outro lado, menor número de genes e TEs tiveram expressão conservada, sendo observada uma tendência à superexpressão de TEs e subexpressão de genes. Além disso, foi verificado que híbridos sem motilidade espermática, provenientes de cruzamentos entre fêmeas D. arizonae vs machos D. mojavensis apresentaram maior número de genes desregulados que aqueles com espermatozóides móveis, e que a maioria desses genes estavam subexpressos e apresentaram funções relacionadas à espermatogênese, de acordo com análises de ontologia. O sistema de regulação pós-transcricional parece falhar no controle da expressão de TEs superexpressos em ovários e testículos, mesmo quando piRNAs estão presentes na linhagem materna. Isso evidencia que outros mecanismos podem estar relacionados à desregulação dos TEs nos tecidos reprodutivos de híbridos entre D. arizonae e D. mojavensis. Dentre esses mecanismos pode-se sugerir a desregulação de alguns genes envolvidos na via de piRNAs, e de modifição de cromatina, como observado em testículos. Contudo, o mesmo não pode ser sugerido para ovários, uma vez que nessa gônada a expressão desses genes não estava desregulada. Em síntese, este estudo mostra que testículos de híbridos entre D. arizonae e D. mojavensis apresentam maior expressão diferencial de genes e de TEs em relação aos parentais do que em ovários e que, embora piRNAs estejam presentes para muitos dos TEs desregulados, eles não são capazes de controlar sua expressão, o que pode estar ligado ao fenótipo de esterilidade demostrado pelos parâmetros de história de vida analisados nestes híbridos.