Caracaterização e genômica comparativa de pequenos RNAs nucleares em peixes da Ordem Characiformes

Os pequenos RNAs nucleares (snRNAs) são RNAs não codificantes essenciais no splicing e em outros processos nucleares, incluindo maturação de RNAs ribossomais e processamento de RNAs transportadores. Esses genes, organizados em famílias multigênicas, podem evoluir por modelos de evolução em concerto ou birth-and-death, além de serem alvos de transposição via elementos móveis, mostrando alta plasticidade genômica. Embora a localização cromossômica dos snRNAs seja relativamente bem descrita em peixes, pouco se conhece sobre seus padrões estruturais e dinâmicas evolutivas em Characiformes, um dos grupos mais diversos de peixes neotropicais. Parte dessa lacuna se deve ao fato de que informações sobre os genes U estão comumente restritas às regiões codificantes e pouco se sabe sobre sua organização e evolução. Com isso, o objetivo inicial do estudo foi caracterizar os pequenos RNAs nucleares em peixes Characiformes utilizando dados de sequenciamento de short-reads pareados e pipelines de montagem baseados em NOVOPlasty e Bowtie2. As análises resultaram na identificação de dois padrões distintos de organização do snRNA U1. A classe U1-A, associada ao U6, foi encontrada em todas as espécies analisadas, enquanto a classe U1-B ocorreu em arranjo tandem com U1 em espécies das famílias Characidae e Crenuchidae. Os resultados evidenciaram sintenia recorrente entre os snRNAs U2 e U5, enquanto U4 ocorre isoladamente em todas as espécies analisadas. Elementos PSE estão presentes em todos os snRNAs e a TATA-box é restrita a U6. Os pequenos RNAs nucleares U1, U2, U4 e U5 estão ativamente transcritos, enquanto U6 apresenta menor nível de expressão. Todos os espaçadores intergênicos, com exceção do gene U4, são transcritos. Análises de genomas completos em Astyanax mexicanus e Hoplias malabaricus confirmaram os padrões mostrados pelos short-reads, com grandes arrays multigênicos de snRNAs frequentemente associados a domínios típicos de elementos transponíveis (TEs). Este estudo fornece a primeira caracterização abrangente da organização de snRNAs em Characiformes, evidenciando padrões específicos de associação entre genes e possíveis mecanismos de dispersão mediada por elementos transponíveis, contribuindo para a compreensão da dinâmica genômica e evolução de famílias multigênicas em peixes neotropicais.

Resumo (inglês)

Small nuclear RNAs (snRNAs) are non-coding RNAs essential for splicing and other nuclear processes, including ribosomal RNA maturation and transfer RNA processing. These genes, organized in multigene families, may evolve through concerted evolution or birth-and-death models, in addition to being targets of transposition by mobile elements, which highlights their high genomic plasticity. Although the chromosomal location of snRNAs is relatively well described in fishes, much less is known about their structural patterns and evolutionary dynamics in Characiformes, one of the most diverse lineages of neotropical fishes. Part of this gap is due to the fact that most studies on U genes have focused solely on their coding regions, leaving their genomic organization and evolutionary history unexplored. Here, we characterized snRNAs in Characiformes using paired-end short-reads sequencing combined with assembly pipelines based on NOVOPlasty and Bowtie2. Our analyses revealed two distinct organizational patterns of U1: the U1-A class, consistently associated with U6 and found in all species, and the U1- B class, organized in tandem repeats and restricted to species of the families Characidae and Crenuchidae. We also detected a conserved syntenic arrangement of U2 and U5, while U4 was invariably found in isolation in all analyzed species. PSE elements are conserved across all snRNAs, whereas the TATA-box motif is unique to U6. Transcriptomic data confirmed active transcription of U1, U2, U4, U5 and U6, with U6 expressed at lower levels. Notably, all intergenic spacers, except those adjacent to U4, also transcribed. Whole-genome analyses of Astyanax mexicanus and Hoplias malabaricus supported the short-reads findings, uncovering large multigene arrays of snRNAs frequently associated with typical domains of transposable elements. Altogether, this study provides the first comprehensive overview of snRNA organization in Characiformes, uncovering lineage-specific genomic arrangements and highlighting the potential role of transposable elements in the dispersion of these genes.

Palavras-chave

Sequência de RNA, Genoma, Elementos transponíveis, Evolução animal, Sequenciamento de nucleotídeo, Elementos de DNA transponíveis, Evolução (Biologia)

Idioma

Português

Citação

SILVA, Amanda Bueno da. Caracaterização e genômica comparativa de pequenos RNAs nucleares em peixes da Ordem Characiformes. 2026. Dissertação (Mestrado em Genética) - Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2026.