A detailed comparative Y-chromosome map between the white-cheeked gibbon (Nomascus leucogenys) and human
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2017-11-08
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Resumo
The species on which this study will focus is the white-cheeked gibbon, Nomascus leucogenys, a member of the Hylobatidae family, which currently faces imminent extinction along with other gibbon species. Gibbons exhibit an astonishingly higher tempo of large-scale chromosomal rearrangements which are up to 20 times that of the average rate in mammals. Still, a satisfactory explanation is yet to be uncovered as to why gibbons experienced such an accelerated rate of evolution and how such a high number of chromosomal rearrangements could become fixed in such a relatively short time. Gibbons represent a key node in the primate phylogeny given their intermediate branching position between Old World monkeys and great apes. Representing a unique viewpoint for the study of the origins of hominoid characteristics, they have been described as astoundingly flexible and adaptable because they have prospered through times of grave global and local climate and sea level oscillations while other hominoid lineages perished. Most cytogenetic studies on gibbons have focused on their karyotypes and have provided little or no information on the Y chromosome. The objective of this study is to produce a comparative Y chromosome map between N. leucogenys and human using fluorescent in situ hybridization (FISH) - a rapid, sensitive and powerful technique based on the hybridization between a fluorescently labelled probe and a complemental cytological target. With this goal in mind, 15 bacterial artificial chromosomes (BACs) derived from human Y chromosome and a human α-Sat DNA sequence were selected and hybridized to gibbon’s metaphase spreads and extended chromatin fibres, ultimately leading to the construction of a comparative map. Given the small size of the gibbon Y chromosome, as well as the inability to find an optimized fibre-FISH protocol suitable for mapping human Y BACs onto extended chromatin fibres of the gibbon, it was not possible to determine the accurate order of the DNA sequences in question. However, it was possible to produce a comparative map showing the rough location of 15 BACs from the human Y chromosome in the N. leucogenys counterpart, 12 of them containing important Y-linked genes. The results provide compelling evidence for occurrence of evolutionary intrachromosomal rearrangements that resulted in the change of gene order on the human and gibbon Y chromosomes.
A espécie na qual este trabalho se foca é o Gibão de bochechas brancas, Nomascus leucogenys, membro da família Hylobatidae, e que tal como outras espécies de gibão enfrenta atualmente o risco de extinção iminente. As diferentes espécies de Gibão exibem um ritmo surpreendentemente alto de rearranjos cromossómicos de grande escala que são de até 20 vezes a taxa média em mamíferos. No entanto ainda não foi encontrada uma explicação satisfatória para o porquê de os Gibões terem sofrido uma evolução tão rápida, ou como um número tão alto de rearranjos cromossómicos fiou fixado num tão curto espaço de tempo. Os Gibões representam um ponto-chave na filogenia dos primatas tendo em conta a sua posição intermédia na ramificação entre os macacos do velho mundo e os grandes primatas. Representam um ponto de vista único para o estudo das características dos hominoides e têm sido descritos como espantosamente flexíveis e adaptáveis, por terem prosperado em tempos de grandes oscilações do nível do mar e do clima global e local, enquanto outras linhagens de hominoides se extinguiram. A maioria dos estudos citogenéticos em Gibões têm-se focado no seu cariótipo e apresentam pouca ou nenhuma informação sobre o cromossoma Y. O objetivo deste estudo é produzir um mapa comparativo do cromossoma Y de Nomascus leucogenys e humanos, usando hibridização in situ fluorescente (FISH) - uma técnica rápida, sensível e poderosa baseada a hibridação entre uma sonda fluorescente marcada e um alvo citológico complementar. Com este objetivo em mente, foram selecionados 15 cromossomas artificiais de bactérias (BACs) do cromossoma Y humano e uma sequência de α-Sat DNA humana e seguidamente hibridados em cromossomas metafásicos e fibras distendidas de cromatina de N. leucogenys, levando à construção de um mapa comparativo. Dadas as reduzidas dimensões do cromossoma Y do gibão, bem como a impossibilidade de optimizar um protocolo de Fibre-FISH para fibras distendidas de cromatina em gibão para o mapeamento, não foi possível determinar a ordem exata das sequências de DNA em questão. No entanto, foi possível produzir um mapa comparativo, mostrando a localização aproximadas de 15 BACs do cromossoma Y humano no cromossoma Y de N. leucogenys, 12 deles contendo importantes genes ligados ao Y. Os resultados fornecem evidências convincentes para a ocorrência de rearranjos intracromossómicos evolutivos que resultaram na mudança de ordem dos genes nos cromossomas Y de humano e gibão.
A espécie na qual este trabalho se foca é o Gibão de bochechas brancas, Nomascus leucogenys, membro da família Hylobatidae, e que tal como outras espécies de gibão enfrenta atualmente o risco de extinção iminente. As diferentes espécies de Gibão exibem um ritmo surpreendentemente alto de rearranjos cromossómicos de grande escala que são de até 20 vezes a taxa média em mamíferos. No entanto ainda não foi encontrada uma explicação satisfatória para o porquê de os Gibões terem sofrido uma evolução tão rápida, ou como um número tão alto de rearranjos cromossómicos fiou fixado num tão curto espaço de tempo. Os Gibões representam um ponto-chave na filogenia dos primatas tendo em conta a sua posição intermédia na ramificação entre os macacos do velho mundo e os grandes primatas. Representam um ponto de vista único para o estudo das características dos hominoides e têm sido descritos como espantosamente flexíveis e adaptáveis, por terem prosperado em tempos de grandes oscilações do nível do mar e do clima global e local, enquanto outras linhagens de hominoides se extinguiram. A maioria dos estudos citogenéticos em Gibões têm-se focado no seu cariótipo e apresentam pouca ou nenhuma informação sobre o cromossoma Y. O objetivo deste estudo é produzir um mapa comparativo do cromossoma Y de Nomascus leucogenys e humanos, usando hibridização in situ fluorescente (FISH) - uma técnica rápida, sensível e poderosa baseada a hibridação entre uma sonda fluorescente marcada e um alvo citológico complementar. Com este objetivo em mente, foram selecionados 15 cromossomas artificiais de bactérias (BACs) do cromossoma Y humano e uma sequência de α-Sat DNA humana e seguidamente hibridados em cromossomas metafásicos e fibras distendidas de cromatina de N. leucogenys, levando à construção de um mapa comparativo. Dadas as reduzidas dimensões do cromossoma Y do gibão, bem como a impossibilidade de optimizar um protocolo de Fibre-FISH para fibras distendidas de cromatina em gibão para o mapeamento, não foi possível determinar a ordem exata das sequências de DNA em questão. No entanto, foi possível produzir um mapa comparativo, mostrando a localização aproximadas de 15 BACs do cromossoma Y humano no cromossoma Y de N. leucogenys, 12 deles contendo importantes genes ligados ao Y. Os resultados fornecem evidências convincentes para a ocorrência de rearranjos intracromossómicos evolutivos que resultaram na mudança de ordem dos genes nos cromossomas Y de humano e gibão.