Evolutionary Formation of New Centromeres in

Macaque:

Mario Ventura, Francesca Antonacci, Maria Francesca Cardone, Roscoe Stanyon, Pietro D’Addabbo, Angelo Cellamare, L. James Sprague, Evan E. Eichler, Nicoletta Archidiacono, Mariano Rocchi, Science 316, 243 (2007)

Núria Barba BoschMarina Dalmases Trilla

Introducció i objectiu

• S’ha vist que durant l’evolució poden inactivar-se els centròmers existents i activar-se noves regions que actuaran com a tals (ENCs = Evolutionary New Centromeres).

• L’objectiu de l’estudi és entendre els processos i mecanismes d’evolució d’aquests ENCs, mitjançant: 1. La comparació en l’organització sintènica de macaco i humà en busca

dels ENCs.2. La comparació dels ENCs de macaco amb dominis ortòlegs humans.3. La caracterització en detall d’aquests ENCs de macaco.

Comparació en l’organització sintènica de macaco i humà

• Material i mètodes: Hibridació multicolor dels cromosomes de MMU amb BACs (seqüències genòmiques HSA)

• Resultats:– 7 cromosomes homòlegs (excloent la posició del centròmer) entre MMU i HSA – 3 associacions sintèniques– 20 reorganitzacions cromosòmiques

14 ENCs: 9 en macaco i 5 en humans

Comparació dels dos cariotips amb l’ancestral

Comparació dels ENCs de macaco amb dominis ortòlegs humans

• Material i mètodes: FISH amb un BAC humà corresponent a la banda ortòloga del neocentròmer de macaco.

• Resultats: Presència una senyal dividida al voltant del centròmer de macaco. Possible punt d’inici de formació del nou centròmer.

Caracterització detallada dels ENCs de macaco

• Material i mètodes: Creació d’un contig que conté la regió centromèrica de MMU:– Screening entre STSs humans i llibreria de BACs de macaco.– S’usen els BACs positivament hibridats per acotar la regió que

correspon al neocentròmer de macaco.– El contig està format per 7 còpies imperfectes situades al punt de

naixement del centròmer, duplicades i co-orientades respecte d’aquest.

STSs humans

BACs positivament hibridats amb els STSs

Regions duplicades i co-orientades

• Resultats:

– S’observa la presència de seqüències α-satèl·lit localitzades perifèricament

• Hipòtesi: L’estabilització dels ENCs podria ser deguda a l’adquisició d’aquest tipus de DNA.

– S’observen duplicacions pericentromèriques només intracromosòmiques en macaco, mentre que en humans es donen duplicacions intracromosòmiques i intercromosòmiques

• Hipòtesi: El nou centròmer presenta només activitat de duplicació local, mentre que les duplicacions intercromosòmiques són provocades per altres forces de seqüències específiques.

– S’observa un contingut gènic baix a la regió pericentromèrica• Hipòtesis:

L’absència de gens en aquesta regió és important pel manteniment i la progressió del neocentròmer.

L’heterocromatina en formació empenta els gens d’aquesta regió sense afectar-ne la seva expressió.

Hipòtesis d’altres autors

• Ferreri et al. plantegen:– La formació dels ENCs és epigenètica, independent de seqüència.– Les regions de formació d’ENCs són dominis amb un potencial de formació de

centròmers.– Les reorganitzacions provoquen l’aparició dels ENCs.

• Roizes proposa:– Un dany al centròmer pot provocar l’aparició d’un ENC.

Conclusions

• Els autors d’aquest article creuen que el fet de trobar aquests 14 ENCs fixats en els dos llinatges (HSA i MMU) és fonamental per entendre l’evolució del genoma i certes patologies associades a la formació de nous centròmers. Tot i això encara no es poden extreure conclusions perquè no hi ha resultats definitius.

Gràcies