Análise genômica comparativa de um clone de trypanosoma cruzi e a cepa parental

Abstract

The taxon Trypanosoma cruzi consists of genetically heterogeneous populations that differ both in genotypic aspects and phenotypic adaptations and virulence towards the mammalian host. The genetic variability is also reflected in the genome organization. Iinterand intra-strain karyotype heterogeneities have been reported, suggesting that chromosomal rearrangements occurred during the evolution of this parasite. Clone D11 is a single-cellderived clone of the T. cruzi G strain selected by the minimal dilution method and by infecting Vero cells with metacyclic trypomastigotes. In a previous work, we have demonstrated the existence of phenotypic, genotypic and karyotypic differences between clone D11 and the parental G strain. Here we performed intraspecific comparative genomic hybridizations to identify chromosome regions harboring copy number variants in the clone D11 and G strain. The most commonly observed aberrations in the clone D11 were deletions and duplications of small chromosomal segments (<50 kb) which could be mediated by homologous recombination. Most of variants was related to loss of DNA and the unequal distribution of genes between the regions of loss or gain of DNA suggest that multigene families can be involved in recombination events between G strain and clone D11. The karyotypes of clone D11 and G strain differ in both the number and size of the chromosome bands. The chromosomal rearrangements detected by hybridization of chromoblots with chromosome-specific markers were confirmed by aCGH. Based on the aCGH data we suggest mechanisms of recombination to explain the chromosomal rearrangements. Genomic changes detected by aCGH suggest the presence of a dynamic genome that respond to environmental stress by varying the number of gene copies and its distribution in the chromosome. These changes could be present in the original population, a multiclonal population, or have been induced by stress in cloning in a monoclonal population. Our data support the hypothesis of a multiclonal population in T. cruzi. However, current evidence suggests the predominance of segmental aneuploidy in T. cruzi, i.e. involving parts of the chromosome, while in Leishmania events involving the entire chromosome (chromosome aneuploidy) are the most common.

O táxon Trypanosoma cruzi consiste em populações geneticamente heterogêneas que diferem tanto em aspectos genotípicos, adaptações fenotípicas e virulência em relação ao hospedeiro mamífero. A variabilidade genética também reflete na organização do genoma. Variações cariotípicas inter- e intra-cepa tem sido relatadas, sugerindo que rearranjos cromossômicos ocorreram durante a evolução deste parasita. O clone D11 é um clone derivado de uma única célula da cepa G de T. cruzi, selecionado pelo método de diluição mínima e por infecção de células Vero com tripomastigotas metacíclicos. Em um trabalho anterior, nós demonstramos a existência de diferenças fenotípicas, genotípicas e cariotípicas entre clone D11 e a cepa parental G. Nós aplicamos a hibridização genômica comparativa intraespecífica para identificar regiões cromossômicas com variações do número de cópias genicas entre o clone D11 e a cepa G. As alterações mais comumente observadas no clone D11 foram deleções e duplicações de pequenos segmentos cromossômicos (<50 kb) que poderiam ser mediadas por recombinação homóloga. A maioria das alterações foi relacionada com a perda de DNA e a distribuição desigual de genes entre as regiões de perda ou ganho de DNA sugerem que as famílias multigênicas podem estar envolvidas em eventos de recombinação entre a cepa G e o clone D11. Os cariótipos do clone D11 e da cepa G diferem em número e tamanho das bandas cromossômicas. Os rearranjos cromossômicos no clone D11 detectados pela hibridização de ?chromoblots? com marcadores cromossomo-específicos foram confirmados aCGH. Baseando-se nos dados de aCGH nós propomos mecanismos de recombinação para explicar os rearranjos cromossômicos. As alterações genômicas detectadas por aCGH sugerem a presença de um genoma dinâmico que responde à pressão ambiental variando o número de cópias genicas e sua distribuição no cromossomo. Estas alterações poderiam estar presentes em na população original, ou seja, uma população multiclonal, ou foram induzidas pelo estresse causado na clonagem em uma população monoclonal. Nossos dados apoiam a hipótese de uma população multiclonal em T. cruzi. Porém, as evidências atuais sugerem predominância de aneuploidia segmentada em T. cruzi, isto é, envolvendo partes do cromossomo, enquanto em Leishmania eventos envolvendo todo o cromossomo (aneuploidia cromossômica) são os mais comuns.