In order to identify genes or markers responsible for economically important traits in the horse, the development of high resolution gene maps of individual equine chromosomes is essential. We herein report the construction of high resolution physically ordered radiation hybrid (RH) and comparative maps for horse chromosomes 14 and 21 (ECA14 and ECA21). These chromosomes predominantly share correspondence with human chromosome 5 (HSA5), though a small region on the proximal part of ECA21 corresponds to a ~5Mb region from the short arm of HSA19. The map for ECA14 consists of 128 markers (83 Type I and 45 Type II) and spans a total of 1828cR.Compared to this, the map of ECA21 is made up of 90 markers (64 Type I and 26 Type II), that segregate into two linkage groups spanning 278 and 760cR each. A total of 218 markers provide on average one marker every 0.9Mb along the length of the two equine chromosomes. This represents a 5-fold improvement over the previous maps. Of greater significance is the ~8-fold increase in the density of Type I loci that provide a comprehensive and finely aligned map for the two chromosomes in relation to homologues in a range of evolutionarily distantly related species, viz., human, chimpanzee, mouse, rat, dog, cattle, pig, cat and chicken. The orientation and alignment of the linkage groups was strengthened by 28 new FISH localizations, of which 27 are gene-specific (22 from HSA5 and 5 from HSA19). Comparative analysis between the horse and human reveals that the order of genes on HSA5 is remarkably well conserved in the horse, with an evolutionary break/fusion point that could be correlated to a ~2Mb region between 68.5 – 70.9Mb positions on HSA5. Among the species analyzed to date, the HSA5 and 19p neighboring segment combination is unique to Perissodactyls and Cetartiodactyls, but, in the Perissodactyls, the portion of HSA5 that corresponds to this combination is HSA5p – q13, while in the Cetartiodactyls, it is HSA5q13 – qter. This leads us to postulate that this neighboring segment combination arose as separate events during the divergence of Perissodactyls and Cetartiodactyls from a common ancestor.

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Orientador: Maria Elisabete Jorge Amaral / Banca: Herminone Elly Melara de Campos Bicudo / Banca: Luciana Correia de Almeida Regitano / Banca: Eliana Morielle Versute / Banca: Artur Luiza da Costa da Silva / Resumo: O cromossomo 1 do genoma bubalino (BBU1), o maior cromossomo do cariótipo do búfalo de rio, é um cromossomo submetacêntrico que possui homologia com os cromossomos 1 e 27 do genoma bovino. Neste trabalho, apresentamos o primeiro mapa RH para este cromossomo, construído por meio da utilização de um painel de células somáticas híbridas irradiadas búfalo-roedor, denominado BBURH5000. O mapa consistiu em 69 marcadores derivados dos cromossomos bovinos BTA1 e BTA27, incluindo 48 genes codificantes, 17 microssatélites e quatro ESTs distribuídos em dois grupos de ligação. A freqüência de retenção observada entre os marcadores variou de 17.8% a 52.2%. A ordem dos marcadores dentro dos grupos de ligação foi, em sua maioria, idêntica a ordem encontrada nos mapas RH e de seqüência do genoma bovino. A análise comparativa do mapa RH obtido para BBU1 com o genoma humano revelou oito blocos homólogos de sintenia entre BBU1 e segmentos correspondentes dos cromossomos humanos 3, 4, 8 e 21, sendo a maioria deles rearranjados quanto à ordem dos genes e orientação dos blocos. Os blocos de sintenia também foram comparados com os genomas de outras espécies de mamíferos, como boi, chimpanzé, cachorro e cavalo. Considerando a inexistência de mapas de ligação para o búfalo de rio, o mapa RH obtido neste estudo fornece dados essenciais para os estudos comparativos deste cromossomo com qualquer outra espécie de mamífero. / Abstract: The largest chromosome in the river buffalo karyotype, BBU1, is a submetacentric chromosome with reported homology between BBU1q and bovine chromosome 1 and between BBU1p and BTA27. We present the first radiation hybrid map of this chromosome containing 69 cattle derived markers including 48 coding genes, 17 microsatellites and four ESTs distributed in two linkage groups. The RH map was constructed based on the analysis of a recently developed river buffalo-hamster whole genome radiation hybrid panel (BBURH5000). The retention frequency of individual markers across the panel ranged from 17.8% to 52.2%. With few exceptions, the order of markers within linkage groups is identical to the order established for corresponding cattle sequence and RH maps. Comparative analysis between BBU1-RH5000 and the human genome revealed eight homologous synteny blocks corresponding to HSA3q, HSA4q, HSA8p and HSA21q. Most of the blocks showed rearrangements in the gene order and in the orientation of the synteny blocks. The synteny blocks were also compared with other mammalian genomes, such as bovine, chimpanzee, dog and horse. Considering that a genetic linkage map does not exist for river buffalo, the radiation hybrid map generated in this study provides valuable data for comparative mapping of BBU1 chromosome. / Doutor

Resumo: O cromossomo X apresenta conteúdo conservado entre as diferentes espécies de mamíferos. No de búfalo de rio (Bubalus bubalis), espécie que vem ganhando interesse econômico no Brasil e no mundo, sua morfologia é acrocêntrica. No presente trabalho, apresentamos o primeiro mapa RH do cromossomo X bubalino gerado a partir do recentemente construído painel de células híbridas irradiadas búfalo-roedor (BBURH5000). Este mapa contém um total de 33 marcadores derivados de bovino, incluindo dez genes, quatro ESTs e 19 microssatélites. Estes marcadores estão distribuídos em dois grupos de ligação: LG1 com oito marcadores e abrangendo 125.6 cR, e o LG2 com 25 marcadores abrangendo 366.3 cR. As freqüências de retenção (FR) dos marcadores variaram de 7,8% para o gene UREB1 a 28,9% para os microssatélites MAF45 e INRA30. O BBUXRH5000 foi comparado ao mapa de seqüência e mapa RH3000 do cromossomo X bovino evidenciando alguns poucos rearranjos entre as duas espécies, e alguns prováveis erros de mapeamento em uma das duas espécies quando comparado com BTAX build 3.1 bovino. A utilização de primers derivados de boi para mapeamento em búfalo foi realizada com êxito, e a distribuição dos marcadores ao longo do X considerada satisfatória, culminando em uma cobertura adequada para os primeiros esforços de mapeamento deste cromossomo. Análises comparativas do BBUX com o cromossomo X de outras espécies de mamíferos (humano, camundongo, ovelha, cavalo e cachorro) foram realizadas, revelando grande conservação de sintenia deste cromossomo na classe mamífera e, extensa conservação da ordem gênica entre búfalo e ovelha e búfalo e boi. O BBUXRH5000 aqui apresentado é um ponto de partida para a construção de mapas de alta resolução, necessários para caracterização de rearranjos que ocorreram durante a evolução e futuros estudos com o objetivo de dissecar características genéticas de interesse econômico. / Abstract: The X chromosome shows conserved content among different mammalian species. In river buffalo (Bubalus bubalis), a brazilian and worldwide economic important specie, the X chromosome morphology is acrocentric. Here we report the first radiation hybrid map of the river buffalo X chromosome generated from a recently constructed river buffalo (Bubalus bubalis) whole-genome radiation hybrid panel (BBURH5000). This map contains a total of 33 cattle-derived markers, including ten genes, four ESTs and 19 microsatellites. The markers are distributed in two linkage groups: LG1 contains eight markers spanning 125.6 cR, and LG2 contains 25 markers spanning 366.3 cR. The retention frequency (RF) of individual markers across the panel ranged from 7.8% to the gene UREB1 and 28,9 to the microsatellites MAF45 and INRA30. The BBUXRH5000 was compared with the bovine sequence assembly (build 3.1) and RH3000 bovine X chromosome maps and showed few rearrangements between these species, and possible mapping errors in one of the two species when compared with BTAX build 3.1. The use of cattle-derived primers using carried out successfully and the markers distribution along the chromosome was satisfactory, resulting in adequate coverage for a first mapping effort of this chromosome. Comparative analysis between BBUX and X chromosome from other mammalian species (human, hamster, sheep, horse and dog) were carried out showed extensive sinteny conservation of the X chromosome in the Mammalian Class, and gene order conservation between river buffalo and sheep and river buffalo and cattle. The BBUXRH5000 here presented is the start-pointing for the construction of high-resolution map, which is necessary for characterization of rearrangements occurring during evolution and futures studies in order to dissect economically important traits. / Orientador: Claudia Regina Bonini Domingos / Coorientador: Mônica Regina Vendrame Amarante / Banca: Rosângela Hatori Rocha / Banca: Reinaldo Otávio Alves Alvarenga Brito / Banca: Hermione Elly Melara de Campos Bicudo / Banca: Mary Massumi Itoyama / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-28Bitstream added on 2014-06-13T20:03:27Z : No. of bitstreams: 1 ianella_p_dr_sjrp.pdf: 5541345 bytes, checksum: a1c64b45b93d1e1381e39a7aadaede7d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nsf - Nacional Science Foundation / O cromossomo X apresenta conteúdo conservado entre as diferentes espécies de mamíferos. No de búfalo de rio (Bubalus bubalis), espécie que vem ganhando interesse econômico no Brasil e no mundo, sua morfologia é acrocêntrica. No presente trabalho, apresentamos o primeiro mapa RH do cromossomo X bubalino gerado a partir do recentemente construído painel de células híbridas irradiadas búfalo-roedor (BBURH5000). Este mapa contém um total de 33 marcadores derivados de bovino, incluindo dez genes, quatro ESTs e 19 microssatélites. Estes marcadores estão distribuídos em dois grupos de ligação: LG1 com oito marcadores e abrangendo 125.6 cR, e o LG2 com 25 marcadores abrangendo 366.3 cR. As freqüências de retenção (FR) dos marcadores variaram de 7,8% para o gene UREB1 a 28,9% para os microssatélites MAF45 e INRA30. O BBUXRH5000 foi comparado ao mapa de seqüência e mapa RH3000 do cromossomo X bovino evidenciando alguns poucos rearranjos entre as duas espécies, e alguns prováveis erros de mapeamento em uma das duas espécies quando comparado com BTAX build 3.1 bovino. A utilização de primers derivados de boi para mapeamento em búfalo foi realizada com êxito, e a distribuição dos marcadores ao longo do X considerada satisfatória, culminando em uma cobertura adequada para os primeiros esforços de mapeamento deste cromossomo. Análises comparativas do BBUX com o cromossomo X de outras espécies de mamíferos (humano, camundongo, ovelha, cavalo e cachorro) foram realizadas, revelando grande conservação de sintenia deste cromossomo na classe mamífera e, extensa conservação da ordem gênica entre búfalo e ovelha e búfalo e boi. O BBUXRH5000 aqui apresentado é um ponto de partida para a construção de mapas de alta resolução, necessários para caracterização de rearranjos que ocorreram durante a evolução e futuros estudos com o objetivo de dissecar características genéticas de interesse econômico. / The X chromosome shows conserved content among different mammalian species. In river buffalo (Bubalus bubalis), a brazilian and worldwide economic important specie, the X chromosome morphology is acrocentric. Here we report the first radiation hybrid map of the river buffalo X chromosome generated from a recently constructed river buffalo (Bubalus bubalis) whole-genome radiation hybrid panel (BBURH5000). This map contains a total of 33 cattle-derived markers, including ten genes, four ESTs and 19 microsatellites. The markers are distributed in two linkage groups: LG1 contains eight markers spanning 125.6 cR, and LG2 contains 25 markers spanning 366.3 cR. The retention frequency (RF) of individual markers across the panel ranged from 7.8% to the gene UREB1 and 28,9 to the microsatellites MAF45 and INRA30. The BBUXRH5000 was compared with the bovine sequence assembly (build 3.1) and RH3000 bovine X chromosome maps and showed few rearrangements between these species, and possible mapping errors in one of the two species when compared with BTAX build 3.1. The use of cattle-derived primers using carried out successfully and the markers distribution along the chromosome was satisfactory, resulting in adequate coverage for a first mapping effort of this chromosome. Comparative analysis between BBUX and X chromosome from other mammalian species (human, hamster, sheep, horse and dog) were carried out showed extensive sinteny conservation of the X chromosome in the Mammalian Class, and gene order conservation between river buffalo and sheep and river buffalo and cattle. The BBUXRH5000 here presented is the start-pointing for the construction of high-resolution map, which is necessary for characterization of rearrangements occurring during evolution and futures studies in order to dissect economically important traits.

Resumo: O búfalo de rio (Bubalus bubalis) é uma espécie de interesse econômico pertencente à família Bovidae, utilizado para a produção de carne e leite, além de força de trabalho no campo. Recentemente, a construção de um painel de linhagens celulares contendo fragmentos do genoma do búfalo de rio, incorporado ao genoma de hamster (BBURH5000), está permitindo o mapeamento de todos os cromossomos bubalinos, representando a única ferramenta genômica desta categoria para o estudo da espécie. A utilização deste painel de células associado a análises estatísticas está gerando mapas genômicos de alta resolução contendo diferentes tipos de marcadores moleculares. O presente trabalho teve por objetivo utilizar este painel de células para a construção de um mapa genômico preliminar do braço curto do cromossomo 4 bubalino. Para tal, foram testados com o DNA bubalino, seqüências de oligonucleotídeos para PCR de 39 marcadores moleculares previamente mapeados no cromossomo 28 bovino, o qual foi descrito na literatura como o homólogo ao braço curto do cromossomo 4 de búfalo. Do total de marcadores testados, 14 (8 genes e 6 microssatélites) geraram produtos de PCR adequados ao mapeamento utilizando o painel BBURH5000. A freqüência de retenção de cada marcador no painel variou de 34,4%, para os marcadores, ANXA8, PPYR1 e ZNF33A a 43,3% para o marcador BMC6020. Utilizando os 14 marcadores, acrescidos de outros 10 marcadores (1 EST, 5 STS e 4 microssatélites) genotipados por pesquisadores da Texas A&M University, um mapa genômico RH preliminar foi construído para o braço curto do cromossomo 4 bubalino. A comparação desse mapa com mapas do cromossomo 28 bovino (BTA28) evidenciou extensa conservação na ordem dos marcadores no mapa obtido. / Abstract: The river buffalo (Bubalus bubalis), a member of the Bovidae family, is an economically important livestock specie useful to produce milk, meat, as well as source of labor. Recently, a whole-genome 5000-rad radiation hybrid panel was constructed for the river buffalo genome (BBURH5000 panel), which has been used to generated RH maps of several chromosomes from the specie. The goal of this study was to construct a preliminary RH map of the river buffalo chromosome 4 (BBU4p), using the BBURH5000 panel. Previous studies identified bovine chromosome 28 (BTA28) as homologous to BBU4p. Cattle derived PCR primers from 39 markers previously mapped in cattle, were tested with buffalo DNA. A total of 14 (8 genes and 6 microsatellites) of the 39 markers amplified PCR products suitable for the RH mapping. Retention frequencies of individual markers ranged from 34.4% for ANXA8, PPYR1 and ZNF33A to 43.3% for BMC6020. The preliminary RH map for BBU4p was constructed with a total of 24 markers, 14 from this study combined with 10 markers (1 EST, 5 STS and 4 microsatellites) genotyped by researchers at Texas A&M University. Comparisons of the BBU4p RH map with BTA28 revealed extensive conservation in the order of the mapped markers. Keywords: Bubalus bubalis; genome; river buffalo; RH mapping / Orientador: Maria Elisabete Jorge Amaral / Coorientador: Claudia Regina Bonini-Domingos / Banca: Artur Luiz da Costa da Silva / Banca: Mary Massumi Itoyama / Mestre

River buffalo are economically important to many countries and only recently has their genome been explored for the purpose of mapping genetic variation in traits of economic and biologic interest. The purpose of this research is to characterize the genetic and evolutionary profile of Toll-like receptor 5 (TLR5), which mediates the mammalian innate immune response to bacterial flagellin. This study is comprised of three parts: 1) generating a radiation hybrid (RH) map of river buffalo chromosome 5 (BBU5) where the TLR5 gene is located and building a comparative map with homologous cattle chromosomes; 2) conducting a single-nucleotide polymorphism (SNP) survey of the TLR5 gene to reveal variation within river buffalo and other species; and 3) performing an evolutionary study by inferring phylogenetic trees of TLR5 across multiple taxa and determining the possible evolutionary constraints within the TLR5 coding region. River buffalo chromosome 5 is a bi-armed chromosome with arms corresponding to cattle chromosomes 16 and 29. A BBU5 RH map was developed using the previously published river buffalo RH mapping panel and cattle-derived markers. The RH map developed in this study became an integral part of the first river buffalo whole genome RH map. Genetic variation of the TLR5 gene was evaluated in a small domestic herd of river buffalo. Sequencing of the TLR5 coding region and partial associated 5'- and 3'-untranslated regions yielded 16 novel SNPs. Six SNPs were identified as non-synonymous with one predicted to potentially code for a functionally altered product. For the evolutionary study of the TLR5 coding region, phylogenetic trees were inferred based on TLR5 variation across multiple orders and another for artiodactyla. Species that are closely related to river buffalo appear to have undergone negative selection in TLR5 while those that diverged from river buffalo earlier may be retaining alleles that river buffalo are removing from the population. In conclusion, putative chromosomal rearrangements were identified between river buffalo and cattle, the variation that was uncovered in the TLR5 coding region could potentially lead to differential immunity across species, and there appears be some evolutionary flexibility in the DNA sequence of the TLR5 coding region.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-27Bitstream added on 2014-06-13T19:12:48Z : No. of bitstreams: 1 stafuzza_nb_me_sjrp.pdf: 331396 bytes, checksum: 62bedf496f7c8ad27e32a8ea0d781c57 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesse trabalho apresentamos o primeiro mapa comparativo do cromossomo 6 do búfalo de rio (BBU6), desenvolvido a partir da utilização de um painel de células somáticas híbridas irradiadas búfalo-roedor com fragmentação de 5000 rads. O mapa preliminar construído é composto por 33 marcadores, os quais estão ordenados em dois grupos de ligação compostos por 12 microssatélites, 19 genes codificantes e duas ESTs. A freqüência de retenção observada entre os marcadores variou de 14.4% a 40%. A ordem dos marcadores dentro dos grupos de ligação do BBU6, em sua maioria, é consistente com o mapa RH bovino. Esse mapa preliminar do BBU6 é um ponto de partida para comparar a ordem dos genes entre as espécies, fornecendo uma oportunidade para estudar micro-arranjos nesse cromossomo, além de possibilitar a clonagem posicional em búfalo de rio. / We present the first radiation hybrid map of BBU6 developed from a recently constructed river buffalo whole-genome radiation hybrid panel (BBURH5000). The preliminary map contains 33 cattle-derived markers, including 12 microsatellites, 19 coding genes and two ESTs, distributed in two linkage groups. The retention frequency of individual markers ranged from 14.4% to 40.0%. Most of the marker order within the linkage groups is consistent with the cattle RH maps. This preliminary BBU6 RH map is the starting point for comparing gene order between both species, presenting opportunity for examination of micro-rearrangements of these chromosomes and, thereby enhancing the possibility of positional candidate cloning in river buffalo.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-28Bitstream added on 2014-06-13T18:29:24Z : No. of bitstreams: 1 pelai_va_me_sjrp.pdf: 1678959 bytes, checksum: 207276333fc39f233dabe43abc0a259f (MD5) / Nsf - Nacional Science Foundation / Secretaria de Educação / O búfalo de rio (Bubalus bubalis) é uma espécie de interesse econômico pertencente à família Bovidae, utilizado para a produção de carne e leite, além de força de trabalho no campo. Recentemente, a construção de um painel de linhagens celulares contendo fragmentos do genoma do búfalo de rio, incorporado ao genoma de hamster (BBURH5000), está permitindo o mapeamento de todos os cromossomos bubalinos, representando a única ferramenta genômica desta categoria para o estudo da espécie. A utilização deste painel de células associado a análises estatísticas está gerando mapas genômicos de alta resolução contendo diferentes tipos de marcadores moleculares. O presente trabalho teve por objetivo utilizar este painel de células para a construção de um mapa genômico preliminar do braço curto do cromossomo 4 bubalino. Para tal, foram testados com o DNA bubalino, seqüências de oligonucleotídeos para PCR de 39 marcadores moleculares previamente mapeados no cromossomo 28 bovino, o qual foi descrito na literatura como o homólogo ao braço curto do cromossomo 4 de búfalo. Do total de marcadores testados, 14 (8 genes e 6 microssatélites) geraram produtos de PCR adequados ao mapeamento utilizando o painel BBURH5000. A freqüência de retenção de cada marcador no painel variou de 34,4%, para os marcadores, ANXA8, PPYR1 e ZNF33A a 43,3% para o marcador BMC6020. Utilizando os 14 marcadores, acrescidos de outros 10 marcadores (1 EST, 5 STS e 4 microssatélites) genotipados por pesquisadores da Texas A&M University, um mapa genômico RH preliminar foi construído para o braço curto do cromossomo 4 bubalino. A comparação desse mapa com mapas do cromossomo 28 bovino (BTA28) evidenciou extensa conservação na ordem dos marcadores no mapa obtido. / The river buffalo (Bubalus bubalis), a member of the Bovidae family, is an economically important livestock specie useful to produce milk, meat, as well as source of labor. Recently, a whole-genome 5000-rad radiation hybrid panel was constructed for the river buffalo genome (BBURH5000 panel), which has been used to generated RH maps of several chromosomes from the specie. The goal of this study was to construct a preliminary RH map of the river buffalo chromosome 4 (BBU4p), using the BBURH5000 panel. Previous studies identified bovine chromosome 28 (BTA28) as homologous to BBU4p. Cattle derived PCR primers from 39 markers previously mapped in cattle, were tested with buffalo DNA. A total of 14 (8 genes and 6 microsatellites) of the 39 markers amplified PCR products suitable for the RH mapping. Retention frequencies of individual markers ranged from 34.4% for ANXA8, PPYR1 and ZNF33A to 43.3% for BMC6020. The preliminary RH map for BBU4p was constructed with a total of 24 markers, 14 from this study combined with 10 markers (1 EST, 5 STS and 4 microsatellites) genotyped by researchers at Texas A&M University. Comparisons of the BBU4p RH map with BTA28 revealed extensive conservation in the order of the mapped markers. Keywords: Bubalus bubalis; genome; river buffalo; RH mapping