Struttura ed evoluzione dell'IGS del DNA ribosomiale nel complesso di specie del genere Bacillus (Insecta Phasmida)

Nella cellula eucariotica il DNA ribosomale è organizzato in cluster in cui le singole unità di rDNA disposte in tandem. Ogni unità (costituita dai geni codificanti il 18S, 5,8S e 28S) è separata da quella contigua da una regione spaziatrice denominata IGS. Al suo interno sono ubicabili gli elementi che promuovono/regolano la trascrizione ad opera della RNA-Pol-I. L’IGS è di particolare interesse in quanto rappresenta la frazione dell’rDNA che evolve a maggiore velocità. Nonostante l’ampia divergenza nella struttura primaria riscontrata nelle specie finora analizzate, si è evidenziato come tipo e disposizione degli elementi regolatori associabili alla RNA-Pol-I siano fortemente conservati. Alcuni elementi formano nell’IGS un sub-cluster con una caratteristica variabilità del numero di repeats imputabile probabilmente a crossing-over ineguale durante la riproduzione sia sessuale che metasessuale o, al turnover genomico nelle linee cellulari somatiche. La specie-specificità della RNA-Pol-I candida il sistema per analisi di tipo evoluzionistico inerenti sia il coadattamento tra le sequenze dell’IGS ed i fattori di trascrizione, sia i probabili meccanismi alla base dei processi di speciazione, rendendone possibile l’utilizzo come marker filogenetico e popolazionistico. Gli insetti del genere Bacillus rappresentano un ottimo modello di indagine annoverando specie che presentano peculiari modalità di riproduzione. L’analisi per restrizione di DNA genomico, Southern blot ed ibridazione in situ in individui appartenenti alle specie B. atticus (partenogenetica telitoca) e B. grandii (bisessuata) hanno evidenziato un tandem repeat di circa 550 pb (denominato Bag550) nelle NOR. Il sequenziamento delle regioni fiancheggianti Bag550 ha permesso di localizzare il cluster Bag550 all’interno dell’IGS e di individuare un secondo direct repeat, non omologo, a valle del primo. Sulla base della somiglianza con siti promotori di altri artropodi è stato individuato un putativo core promoter, duplicato anche nei monomeri Bag550. A supportare l’ipotesi è anche la presenza in Bag550 di un motivo palindromico, probabile sito di legame per l’UBF, un fattore dimerico coinvolto nella trascrizione. Dal quadro filogenetico emerge una probabile origine monofiletica per il taxon B.grandii piuttosto che polifiletica, come in precedenza desunto dal dato mitocondriale (cox2).