Genome-wide analysis of transposable elements in the coffee berry borer Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae): description of novel families.

The coffee berry borer (CBB) Hypothenemus hampei is the most limiting pest of coffee production worldwide. The CBB genome has been recently sequenced; however, information regarding the presence and characteristics of transposable elements (TEs) was not provided. Using systematic searching strategies based on both de novo and homology-based approaches, we present a library of TEs from the draft genome of CBB sequenced by the Colombian Coffee Growers Federation. The library consists of 880 sequences classified as 66% Class I (LTRs: 46%, non-LTRs: 20%) and 34% Class II (DNA transposons: 8%, Helitrons: 16% and MITEs: 10%) elements, including families of the three main LTR (Gypsy, Bel-Pao and Copia) and non-LTR (CR1, Daphne, I/Nimb, Jockey, Kiri, R1, R2 and R4) clades and DNA superfamilies (Tc1-mariner, hAT, Merlin, P, PIF-Harbinger, PiggyBac and Helitron). We propose the existence of novel families: Hypo, belonging to the LTR Gypsy superfamily; Hamp, belonging to non-LTRs; and rosa, belonging to Class II or DNA transposons. Although the rosa clade has been previously described, it was considered to be a basal subfamily of the mariner family. Based on our phylogenetic analysis, including Tc1, mariner, pogo, rosa and Lsra elements from other insects, we propose that rosa and Lsra elements are subfamilies of an independent family of Class II elements termed rosa. The annotations obtained indicate that a low percentage of the assembled CBB genome (approximately 8.2%) consists of TEs. Although these TEs display high diversity, most sequences are degenerate, with few full-length copies of LTR and DNA transposons and several complete and putatively active copies of non-LTR elements. MITEs constitute approximately 50% of the total TEs content, with a high proportion associated with DNA transposons in the Tc1-mariner superfamily.

Elementos de transposición en el genoma de Anopheles gambiae / Transposable elements in the genome of Anopheles gambiae

Hasta la fecha, no existen mecanismos eficientes de control de la malaria, una de las enfermedades infecciosas más importantes del mundo. En las últimas décadas, la transformación genética de los mosquitos transmisores de la malaria ha sido propuesta como una alternativa para su control. Para ello, además del desarrollo de técnicas para la introducción de DNA foráneo en células germinales de mosquitos y la identificación de genes capaces de bloquear o reducir la transmisión de los parásitos a humanos, es necesario el desarrollo de métodos eficientes para la introducción y fijación de los genes refractarios a la malaria en las poblaciones naturales de mosquitos. Se ha sugerido para tales fines, el uso de elementos de transposición debido a las características biológicas de invasión y propagación en genomas eucariotas que presentan. En esta tesis se propuso analizar los elementos de transposición presentes en el genoma del mosquito Anopheles gambiae, uno de los principales vectores de la malaria en el mundo. Los resultados presentados se encuentran divididos en tres partes, primeramente la descripción de AnoTExcel, una base de datos con información detallada de los elementos de transposición presentes en el genoma de Anopheles gambiae. Por otra parte, a partir de esta base se identificaron y caracterizaron elementos nuevos, no detectados previamente en ningún genoma. Por último, se analizaron elementos representativos de las diferentes clases de elementos de transposición desde una perspectiva evolutiva. También se propuso el análisis de redes (Network analysis) para inferir las interrelaciones entre elementos de transposición pertenecientes a la misma familia.

Até hoje não existem mecanismos eficientes de controle da malaria, uma das doenças infecciosas mais importantes do mundo. Nas últimas décadas, a transformação genética dos mosquitos transmissores tem sido proposta como uma alternativa para o controle de esta doença. Para isso, além do desenvolvimento de técnicas para a introdução de DNA em células germinaisdos mosquitos e da identificação de genes capazes de bloquear ou reduzir atransmissão de parasitas aos humanos, é necessário o desenvolvimento demétodos eficientes para a introdução e fixação de genes refratários à malarianas populações naturais de mosquitos. O uso de elementos de transposição temsido sugerido para tais fins pelas características biológicas de invasão epropagação em genomas eucariotas que presentão estes elementos. Na presente tese, analisaram-se os elementos de transposição presentes no genoma do mosquito Anopheles gambiae, um dos principais vetores da malaria no mundo. Os resultados apresentados se encontram divididos em três partes,primeiramente a descrição de AnoTExcel, uma base de dados com informação detalhada dos elementos de transposição presentes neste genoma. Por outra, a partir desta base, foram identificados e caracterizados elementos novos, não detectados previamente em nenhum genoma. Por último, foram analisados elementos representativos pertencentes às diferentes classes de elementos detransposição desde uma perspectiva evolutiva e foi proposta uma análise deredes (Network analysis) para inferir as inter-relações entre elementos detransposição pertencentes à mesma família.

Up today, there are no efficient mechanisms for the control of Malaria, one of the most important diseases in the world. In the last decades, the genetic transformation of the malaria vectors have been proposed as an alternative. For achieving so, besides the development of techniques for the introduction of foreign DNA into the mosquitoes germinal cells and the identification of genes able to block or reduced the parasites transmission to human, the development of efficient methods for the introduction and fixation of the refractory genes intothe mosquitoes natural populations is needed. In this regard, the use oftransposable elements has been suggested as a driver system due to their biological characteristics of eukaryotic genomes invasion and propagations. In this thesis the analysis of the transposable elements in the genome of Anopheles gambiae, one of the most important vectors of malaria, has been proposed. The results are divided in three parts, first of all a description of AnoTExcel, a database with detailed information of the transposable elements present in themosquito genome. The characterization of Novel elements that have not beendescribed before is also described. Last, an evolutionary analysis of representative elements from different classes and families of elements has been performed. Finally, we have also proposed a network analysis for inferring the relationships between elements within the same family.