Evolución de pequeñas inversiones recurrentes en ADN de cloroplasto: un caso de estudio en Angiospermas

CATALANO, SA; SAIDMAN, BO; VILARDI, JC

San Isidro (Buenos Aires)

Otro; Reunión de Cladística y Biogeografía; 2007

Darwinion

Las inversiones que involucran grandes regiones del genoma de cloroplasto se conocen hace más de 20 años (eg. Palmer 1985). Sin embargo la amplia ocurrencia de pequeñas inversiones que involucran alrededor de 4-20 pares de bases, ha sido sólo recientemente reconocida (eg. Kim & Lee 2005). Estas inversiones están siempre asociadas a una estructura secundaria particular del ADN: una estructura de lazo y tallo en la cual la inversión se verifica en el lazo de la misma. El tallo se forma debido a la existencia de secuencias repetidas invertidas de alrededor de 10 pares de bases. Los estudios realizados hasta el momento han sugerido que la ocurrencia de estas inversiones se vería afectada por el grado de estabilidad de la estructura de lazo-tallo, estimada por la energía libre asociada a la misma. Sin embargo esta hipótesis no ha sido puesta a prueba. En este trabajo evaluamos esta hipótesis en una inversión recientemente descubierta en el genero Prosopis (Catalano et al. en prensa) en la región no codificante ubicada entre los genes trnS y psbC. Para ello se utilizó un método filogenético comparativo modificado del originalmente desarrollado por Maddisson (1990). Como dicho método considera caracteres binarios, el valor de energía fue discretizado clasificando los valores en baja y alta energía libre. La energía libre fue optimizada de diferentes modos. (i) como un carácter continuo (ii) como un carácter binario (iii) evaluando las secuencias ancestrales de esta región del genoma para cada nodo y derivando los valores de energía libre para cada una de dichas secuencias. Para la optimización de la inversión se desarrollo un método derivado de la Optimización de Estados Fijos (Fixed States Optimization; Wheeler 1999). La inversión fue optimizada, además, considerándola un carácter binario. Todos los análisis se realizaron mediante scripts escritos en el lenguaje de Macros de TNT (Goloboff et al 2003), exceptuando la optimización de las secuencias ancestrales que fueron realizadas con POY v.3. (Wheeler et al 2002). En el estudio se incluyeron secuencias de la región en estudio de  alrededor de 130 especies de Angiospermas en las cuales se encontraba conservada la estructura de lazo y tallo. La optimización de la inversión indico que la misma habría ocurrido al menos 13 veces en diferentes linajes de Angiospermas. Los resultados del método comparativo indicaron que la frecuencia de las inversiones fue significativamente mayor en ramas de alta energía libre sólo para algunas reconstrucciones de la variable predictora y/o respuesta, mientras que para otras el patrón no fue significativo. Sin embargo los valores no significativos se obtuvieron debido a asignaciones erróneas de la energía libre en nodos internos cuando dicha variable fue optimizada como carácter continuo o binario. Cuando la energía libre de cada nodo se obtuvo por la optimización previa de las secuencias y la posterior evaluación de la energía libre de las mismas, el patrón fue siempre altamente significativo. Estos resultados estarían de acuerdo con la hipótesis previamente indicada de que la estabilidad de la estructura de lazo-tallo sería determinante para la ocurrencia de pequeñas inversiones en cloroplastos. La extensión de este tipo de estudios a otras regiones del cloroplasto así como su complementación con datos experimentales permitirá tener una mejor idea del mecanismo molecular asociado a este tipo de rearreglos genómicos.