Comparative genomic analysis of Trypanosoma cruzi and trypanosomes of the Trypanosoma rangeli - Trypanosoma conorhini clade by molecular karyotyping and comparative genomic hybridization (aCGH)

Abstract

As espécies do clado Trypanosoma cruzi (Trypanosoma rangeli, Trypanosoma conorhini e T. cruzi) compartilham vetores e regiões geográficas. T. cruzi é o agente etiologico da doença de Chagas enquanto T. rangeli é avirulento em humanos. T. conorhini não infecta humanos e é filogeneticamente mais próximo de T. rangeli do que em relação a T. cruzi. A comparação genômica entre estas espécies é importante para compreendermos a evolução da virulência e patogenicidade de tripanossomas em humanos. Análise filogenética com marcadores moleculares identificaram padrões de ancestralidade comuns entre as espécies do clado T. cruzi. Nesta tese, nós comparamos o cariótipo molecular e os genomas de T. rangeli, T. cruzi e T. conorhini por hibridização das bandas cromossômicas separadas por eletroforese de campo pulsado com marcadores cromossomo-específicos, análise sintenica por bioinformática usando sequencias genômicas e hibridização genômica comparativa (aCGH). Estabelecemos o cariótipo de isolados de T. rangeli e T. conorhini provenientes de diferentes hospedeiros (triatomíneos e mamíferos) e regiões geográficas (Américas Central e do Sul). O cariótipo padrão de T. rangeli é composto por 15-21 bandas cromossômicas distribuídas em 2-5 megabandas (2,07-3,36 Mb) e 14-15 bandas de menor tamanho (0,40- 1,70 Mb). A única exceção foi o isolado humano H14 de T. rangeli da América Central que apresentou perfil cariotípico bastante complexo. O cariótipo de T. conorhini é semelhante ao de T. rangeli. A integração dos dados de sequenciamento genômico com os de hibridização das bandas cromossômicas com marcadores cromossomo-específicos mostrou que os blocos sintênicos (TcChr39) e (TcChr37+TcChr4) de T. cruzi também estão conservados com razoável manutenção da ordem gênica em T. rangeli e T. conorhini. Nestas espécies, os grupos sintênicos foram fragmentados, cada um deles, em 2 grupos de ligação menores, intercalados por regiões assintenicas. T. rangeli e T. conorhini diferem de T. cruzi com relação ao número, tamanho e conteúdo gênico de seus cromossomos resultante de diferentes combinações entre blocos sintênicos comuns entre estas espécies. Alterações do número cromossômico podem ter sido geradas por fissão cromossômica, como por exemplo, a separação do bloco sintênico (TcChr4+TcChr37) resultando em T. rangeli em uma banda menor (0,72 Mb) contendo o grupo de ligação TChr4. Também sugerimos que a combinação dos blocos sintênicos de TcChr39 e TChr37 poderia ter gerado um único cromossomo mapeado na banda cromossômica de 2,33 Mb de T. rangeli. A comparação por Hibridização Genômica Comparativa (aCGH) entre T. cruzi CLB e T. rangeli SC58 confirmou a variabilidade genética entre isolados de T. rangeli, notadamente, nos isolados de humanos da América Central. Na comparação dos genomas T. rangeli com T. cruzi foram identificadas alterações de ganho e de perda de material genético. Algumas alterações de ganho ocupam quase toda extensão do cromossomo, sugerindo a ocorrência de aneuploidia cromossômica. Existem eventos de ganho comuns aos isolados de T. rangeli e T. conorhini. As famílias multigênicas estão presentes na maioria alterações de ganho presentes nos genomas de T. rangeli e T. conorhini. Também foram identificadas alterações relacionadas com genes de proteínas hipotéticas e outros genes. Em resumo, T. cruzi e a as espécies do clado T. rangeli-T. conorhini compartilham blocos sintênicos que estão reunidos em diferentes combinações nestas espécies.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)147453/2016-