Espaçador transcrito interno - Internal transcribed spacer
O espaçador transcrito interno ( ITS ) é o DNA espaçador situado entre os genes de rRNA de subunidade pequena (rRNA) e de rRNA de subunidade pequena no cromossomo ou a região transcrita correspondente no transcrito precursor de rRNA policistrônico .
ITS em todos os domínios da vida
Em bactérias e arqueas , existe um único ITS, localizado entre os genes rRNA 16S e 23S . Por outro lado, existem dois ITSs em eucariotos : ITS1 está localizado entre os genes rRNA 18S e 5.8S , enquanto ITS2 está entre os genes rRNA 5,8S e 28S (em opistocontes , ou 25S em plantas). ITS1 corresponde ao ITS em bactérias e arquéias, enquanto ITS2 se originou como uma inserção que interrompeu o gene ancestral 23S rRNA.
Organização
Em bactérias e arquéias , o ITS ocorre em uma a várias cópias, assim como os genes 16S e 23S que os flanqueiam . Quando há várias cópias, elas não ocorrem adjacentes umas às outras. Em vez disso, eles ocorrem em locais discretos no cromossomo circular. Não é incomum em bactérias transportar genes de tRNA no ITS.
Em eucariotos, os genes que codificam RNA ribossômico e espaçadores ocorrem em repetições em tandem com milhares de cópias, cada uma separada por regiões de DNA não transcrito denominado espaçador intergênico (IGS) ou espaçador não transcrito (NTS).
Cada agrupamento ribossômico eucariótico contém o espaçador transcrito externo 5 ' (5' ETS), o gene 18S rRNA , o ITS1 , o gene 5.8S rRNA , o ITS2 , o gene 26S ou 28S rRNA e, finalmente, o 3 'ETS.
Durante a maturação do rRNA, as peças ETS e ITS são excisadas. Como subprodutos não funcionais dessa maturação, eles são rapidamente degradados.
Uso na filogenia
A comparação de sequência das regiões ITS eucarióticas é amplamente utilizada em taxonomia e filogenia molecular por causa de várias propriedades favoráveis:
- É rotineiramente amplificado graças ao seu pequeno tamanho associado à disponibilidade de sequências de flanqueamento altamente conservadas.
- É fácil de detectar mesmo em pequenas quantidades de DNA devido ao alto número de cópias dos agrupamentos de rRNA.
- Ele passa por uma rápida evolução combinada por meio de cruzamento desigual e conversão gênica. Isso promove homogeneidade intra-genômica das unidades de repetição, embora o sequenciamento de alto rendimento tenha mostrado a ocorrência de variações frequentes dentro das espécies de plantas.
- Possui um alto grau de variação, mesmo entre espécies estreitamente relacionadas. Isso pode ser explicado pela pressão evolutiva relativamente baixa atuando em tais sequências espaçadoras não codificantes.
Por exemplo, os marcadores ITS provaram ser especialmente úteis para elucidar as relações filogenéticas entre os seguintes táxons.
| Grupo taxonômico | Nível taxonômico | Ano | Autores com referências |
|---|---|---|---|
| Asteraceae : Compositae | Espécie (congenérica) | 1992 | Baldwin et al. |
| Viscaceae : Arceuthobium | Espécie (congenérica) | 1994 | Nickrent et al. |
| Poaceae : Zea | Espécie (congenérica) | 1996 | Buckler & Holtsford |
| Leguminosae : Medicago | Espécie (congenérica) | 1998 | Bena et al. |
| Orchidaceae : Diseae | Gêneros (dentro das tribos) | 1999 | Douzery et al. |
| Odonata : Calopteryx | Espécie (congenérica) | 2001 | Weekers et al. |
| Leveduras de importância clínica | Genera | 2001 | Chen et al. |
| Poaceae : Saccharinae | Gêneros (dentro das tribos) | 2002 | Hodkinson et al. |
| Plantaginaceae : Plantago | Espécie (congenérica) | 2002 | Rønsted et al. |
| Jungermanniopsida : Herbertus | Espécie (congenérica) | 2004 | Feldberg et al. |
| Pinaceae : Tsuga | Espécie (congenérica) | 2008 | Havill et al. |
| Chrysomelidae: Altica | Gêneros (congenérico) | 2009 | Ruhl et al. |
| Symbiodinium | Clade | 2009 | Stat et al. |
| Brassicaceae | Tribos (dentro de uma família) | 2010 | Warwick et al. |
| Ericaceae : Erica | Espécie (congenérica) | 2011 | Pirie et al. |
| Diptera : Bactrocera | Espécie (congenérica) | 2014 | Boykin et al. |
| Scrophulariaceae : Scrophularia | Espécie (congenérica) | 2014 | Scheunert e Heubl |
| Potamogetonaceae : Potamogeton | Espécie (congenérica) | 2016 | Yang et al. |
ITS2 é conhecido por ser mais conservado do que ITS1. Todas as sequências ITS2 compartilham um núcleo comum de estrutura secundária, enquanto as estruturas ITS1 são conservadas apenas em unidades taxonômicas muito menores. Independentemente do escopo de conservação, a comparação assistida por estrutura pode fornecer maior resolução e robustez.
Código de barras micológico
A região ITS é a região de DNA mais amplamente sequenciada na ecologia molecular de fungos e tem sido recomendada como a sequência de código de barras fúngica universal . Normalmente tem sido mais útil para a sistemática molecular no nível de espécie a gênero, e mesmo dentro das espécies (por exemplo, para identificar raças geográficas). Por causa de seu maior grau de variação do que outras regiões gênicas de rDNA (por exemplo, rRNA de subunidade pequena e grande), a variação entre as repetições de rDNA individuais pode às vezes ser observada nas regiões ITS e IGS. Além dos primers ITS1 + ITS4 universais usados por muitos laboratórios, vários primers específicos de táxons foram descritos que permitem a amplificação seletiva de sequências fúngicas (por exemplo, veja Gardes & Bruns 1993, artigo que descreve a amplificação de sequências ITS de basidiomicetos de amostras de micorriza ). Apesar dos métodos de sequenciamento shotgun se tornarem cada vez mais utilizados no sequenciamento microbiano, a baixa biomassa de fungos em amostras clínicas torna a amplificação da região ITS uma área de pesquisa em andamento.