Characterization and evolution of the novel gene family FAM90A in primates originated by multiple duplication and rearrangement events

Genomic plasticity of human chromosome 8p23.1 region is highly influenced by two groups of complex segmental duplications (SDs), termed REPD and REPP, that mediate different kinds of rearrangements. Part of the difficulty to explain the wide range of phenotypes associated with 8p23.1 rearrangements is that REPP and REPD are not yet well characterized, probably due to their polymorphic status. Here, we describe a novel primate-specific gene family, named FAM90A (family with sequence similarity 90), found within these SDs. According to the current human reference sequence assembly, the FAM90A family includes 24 members along 8p23.1 region plus a single member on chromosome 12p13.31, showing copy number variation (CNV) between individuals. These genes can be classified into subfamilies I and II, which differ in their upstream and 5′-untranslated region sequences, but both share the same open reading frame and are ubiquitously expressed. Sequence analysis and comparative fluorescence in situ hybridization studies showed that FAM90A subfamily II suffered a big expansion in the hominoid lineage, whereas subfamily I members were likely generated sometime around the divergence of orangutan and African great apes by a fusion process. In addition, the analysis of the Ka/Ks ratios provides evidence of functional constraint of some FAM90A genes in all species. The characterization of the FAM90A gene family contributes to a better understanding of the structural polymorphism of the human 8p23.1 region and constitutes a good example of how SDs, CNVs and rearrangements within themselves can promote the formation of new gene sequences with potential functional consequences.

"Ellos son nosotros": descubriendo a los primates con el Dr. Jordi Sabater Pi

Entrevista con el Dr. Jordi Sabater Pi, presidente honorífico de la Asociación Interuniversitaria para la Defensa de losAnimales (AIUDA) y persona destacada no sólo como científico y pionero en el estudio de los primates superiores sino también por su compromiso en la defensa de los derechos de los animales.

RPS4Y gene family evolution in primates

Background: The RPS4 gene codifies for ribosomal protein S4, a very well-conserved protein present in all kingdoms. In primates, RPS4 is codified by two functional genes located on both sex chromosomes: the RPS4X and RPS4Y genes. In humans, RPS4Y is duplicated and the Y chromosome therefore carries a third functional paralog: RPS4Y2, which presents a testis-specific expression pattern. Results: DNA sequence analysis of the intronic and cDNA regions of RPS4Y genes from species covering the entire primate phylogeny showed that the duplication event leading to the second Y-linked copy occurred after the divergence of New World monkeys, about 35 million years ago. Maximum likelihood analyses of the synonymous and non-synonymous substitutions revealed that positive selection was acting on RPS4Y2 gene in the human lineage, which represents the first evidence of positive selection on a ribosomal protein gene. Putative positive amino acid replacements affected the three domains of the protein: one of these changes is located in the KOW protein domain and affects the unique invariable position of this motif, and might thus have a dramatic effect on the protein function.Conclusion: Here, we shed new light on the evolutionary history of RPS4Y gene family, especially on that of RPS4Y2. The results point that the RPS4Y1 gene might be maintained to compensate gene dosage between sexes, while RPS4Y2 might have acquired a new function, at least in the lineage leading to humans.

Aportación a un estudio de la conducta en la naturaleza de los chimpancés y su importancia en la evolución de los primates superiores

Los recientes estudios de campo han patentizado la elevada capacidad de los chimpancés para modificar su conducta. En este contexto aparte de las adaptaciones filogenéticas, bien estudiadas, es preciso significar la importancia de las ontogenéticas integradas por: las resultantes de factores climáticos, geológicos, botánicos, antropológicos, etc., y las provocadas por causas sociales motivadas, principalmente, por individuos integrantes del grupo. Cuando tales cambios sociales y culturales pueden perpetuarse durante varias generaciones en concreto hablar de protoculturas o culturas elementales; las mismas pueden dividirse en: sociales y materiales, siendo las últimas el objcto de este estudio. Parece existir una cultura chimpancé lítica, correspondiente a la subespecie Pan troglodytes verus ubicada en la Costa de Marfil y Liberia; otra de los bastones, patrimonio de algunas poblaciones de la subespecie Pan troglodytes troglodytes que viven en S. Camarones, Rio Muni y Gabón y, finalmente, otra de las hojas y sus peciolos que correspondiente a la subespecie Pan troglodyte schveinfurthi quedaria localizada en Tanzania occidental y Uganda. La protocultura de los bastones fue descubierta y estudiada por el autor de este trabajo durante un programa de estudios primatologicos patrocinado y subvencionado por la Tulane University, el National Institute of Health y la National Geographic Society de los Estados Unidos de América. Esta investigación se llevó a cabo en Rio Muni de 1966 a 1968. Las referidas industrias elementales coadyuvan al conocimiento de la extraitordinaria capacidad conductual adaptativa de estos póngidos y su dinámica en una línea que muchos especialistas no dudan en calificar de humanoide

Análisis de las aproximaciones sociales en función de la comida en algunos primates no humanos

Existen problemas derivados de la interpretación de conductas socialmente significativas que no han recibido solución definitiva todavia. Asi, por ejemplo, el anhlisis transicional de secuencias conductuales es difícil de aplicar en ciertos casos. A fin de poner en claro este punto el autor examina sus propios datos relativos a la solicitación de comida en 10s Primates. Se intenta demostrar que la interpretación de 10s signos del comportamiento deberiaapoyarse no sblo en el análisis transicional, sino también en una teoria integradora del significado de las unidades ya descifrad.

Análisis del error de medición y variabilidad interespecífica morfométrica de Fourier en M2 de primates Hominoidea

Los análisis de Fourier permiten caracterizar el contorno del diente y obtener una serie de parámetros para un posterior análisis multivariante. Sin embargo, la gran complejidad que presentan algunas formas obliga a determinar el error de medición intrínseco que se produce. El objetivo de este trabajo es aplicar y validar los análisis de Fourier en el estudio de la forma dental del segundo molar inferior (M2) de cuatro especies de primates Hominoidea para explorar la variabilidad morfométrica interespecífica, así como determinar el error de medición a un nivel intra e interobservador. El contorno de la superficie oclusal del diente fue definido digitalmente y con las funciones derivadas del análisis de Fourier se realizaron Análisis Discriminantes y Test de Mantel (correlaciones de Pearson) para determinar las diferencias de forma a partir de las mediciones tomadas. Los resultados indican que el análisis de Fourier muestra la variabilidad de forma en dientes molares en especies de primates Hominoidea. Adicionalmente, los altos niveles de correlación a nivel intra (r>0,9) como interobservador (r>0,7) sugieren que la descripción morfométrica del diente a partir de métodos de Fourier realizados por diferentes observadores puede ser agrupada para posteriores análisis.

Caracterización morfológica del M2 de Primates Hominoidea a partir de análisis de Fourier

Los análisis de Fourier permiten caracterizar el contorno del diente a partir de un número determinado de puntos y extraer una serie de parámetros para un posterior análisis multivariante. No obstante, la gran complejidad que presentan algunas conformaciones, obliga a comprobar cuántos puntos son necesarios para una correcta representación de ésta. El objetivo de este trabajo es aplicar y validar los análisis de Fourier (Polar y Elíptico) en el estudio de la forma dental a partir de diferentes puntos de contorno y explorar la variabilidad morfométrica en diferentes géneros. Se obtuvieron fotografías digitales de la superfi cie oclusal en segundos molares inferiores (M2s) de 4 especies de Primates (Hylobates moloch, Gorilla beringei graueri, Pongo pygmaeus pygmaeus y Pan troglodytes schweirfurthii) y se defi nió su contorno con 30, 40, 60, 80, 100 y 120 puntos y su representación formal a 10 armónicos. El análisis de la variabilidad morfométrica se realizó mediante la aplicación de Análisis Discriminantes y un NP-MANOVA a partir de matrices de distancias para determinar la variabilidad y porcentajes de clasifi cacióncorrecta, a nivel metodológico y taxonómico. Los resultados indicaron que los análisis de forma con series de Fourier permiten analizar la variabilidad morfométrica de M2s en géneros de Hominoidea, con independencia del número de puntos de contorno (30 a 120). Los porcentajes de clasifi cación son más variables e inferiores con el uso de la serie Polar (≈60-90) que con la Elíptica (75-100%). Un número entre 60-100 puntos de contorno mediante el método elíptico garantiza una descripción correcta de la forma del diente.

Tamaño dental, desgaste oclusal y microestriación en primates Hominoidea

El patrón de microestriación dentaria depende no solo de la composición de los alimentos ingeridos, sino también de la presencia en ellos de polvo, cenizas u otras partículas abrasivas de origen externo, generalmente incorporadas al alimento durante su preparación. El presente estudio analiza cómo se ve afectado el patrón de microestriación de la superficie vestibular de los dientes por factores independientes a la estructura y composición alimentaria, como son el tamaño de la pieza dentaria y el desgaste oclusal de la misma. Se han analizado moldes dentarios obtenidos de ejemplares originales de colecciones osteológicas de molares de primates Hominoideos, en los que se ha medido el patrón de microestriación dentaria de todos los individuos, así como el tamaño dental (área oclusal total- AOT) y el desgaste oclusal (porcentaje de exposición de dentina- PED) mediante técnicas semiautomáticas de análisis cuantitativo. Los resultados obtenidos indican que el tamaño dentario y el grado de desgaste oclusal de los molares analizados no están correlacionados con el patrón de microdesgaste dental de sus superficies vestibulares. Ello sugiere que las actividades masticatorias asociadas con las superficies oclusales de los molares no están directamente relacionadas con la capacidad abrasiva del alimento, sino con utilización de la superficie occlusal de la dentición en actividades que no repercuten en el patrón de microestriación de las superficies vestibulares de los dientes.

Age-Related Tooth Wear Differs between Forest and Savanna Primates

Tooth wear in primates is caused by aging and ecological factors. However, comparative data that would allow us to delineate the contribution of each of these factors are lacking. Here, we contrast age-dependent molar tooth wear by scoring percent of dentine exposure (PDE) in two wild African primate populations from Gabonese forest and Kenyan savanna habitats. We found that forest-dwelling mandrills exhibited significantly higher PDE with age than savanna yellow baboons. Mandrills mainly feed on large tough food items, such as hard-shell fruits, and inhabit an ecosystem with a high presence of mineral quartz. By contrast, baboons consume large amounts of exogenous grit that adheres to underground storage organs but the proportion of quartz in the soils where baboons live is low. Our results support the hypothesis that not only age but also physical food properties and soil composition, particularly quartz richness, are factors that significantly impact tooth wear. We further propose that the accelerated dental wear in mandrills resulting in flatter molars with old age may represent an adaptation to process hard food items present in their environment.

Morfología comparada de la escápula de primates humanos y no humanos mediante morfometría geométrica. Estudio preliminar.

Este trabajo estudia la morfología comparada de la escápula de primates humanos y no humanos mediante morfometría geométrica. Se han utilizado 62 omóplatos de individuos adultos de sexo desconocido (22 humanos actuales, 1 Neandertal y 39 primates no humanos), procedentes de las colecciones de las Universidades UAB, UB y del Museo de Ciencias Naturales de Barcelona. Cada escápula se fotografió ortogonalmente y se cuantificó su morfología mediante el uso de puntos anatómicos de referencia (12 para la cara posterior y 13 para la anterior). Después de evaluar la fiabilidad de las mediciones mediante un test de distancias euclídeas, se analizó la diversidad de este hueso en las diferentes especies de primates mediante un Análisis de Componentes Principales (ACP). Los resultados mostraron clara separación morfológica entre primates cuadrúpedos y no cuadrúpedos (suspensores, saltadores y bípedos). En este último conjunto los humanos se separan netamente del resto. En los primates cuadrúpedos predomina la dimensión horizontal (mayor anchura y menor altura), mientras que en los no cuadrúpedos se da la tendencia contraria (menor anchura y mayor altura). La espina escapular queda situada en posición más horizontal enprimates cuadrúpedos respecto a los no cuadrúpedos, aunque en el género Homo, esta inclinación está atenuada. La escápula analizada de Neandertal, si bien es más robusta y con menor inclinación de la espina escapular que la de los humanos actuales, se agrupa bien con éstos. Nuestros resultados muestran el potencial de la metodología utilizada para el estudio de la morfología escapular de Homo y demás géneros de primates.

Empleo de óptica adaptativa y fluorescencia en un oftalmoscopio laser de barrido para el registro de células

Estudio elaborado a partir de una estancia en la Universidad de Rochester, Estados Unidos, de octubre del 2006 a enero del 2007. La estancia realizada en la Universidad de Rochester estuvo orientada al aprendizaje en profundidad del oftalmoscopio láser de barrido. El oftalmoscopio láser de barrido emplea una técnica confocal con la finalidad de visualizar diferentes estructuras retinianas en seres vivos. El instrumento diseñado y desarrollado en el Centro de Ciencias de la Visión incorpora un sistema de óptica adaptativa y fluorescencia. La óptica adaptativa aplicada en este oftalmoscopio tiene como objetivo corregir las aberraciones existentes en el ojo y así permitir observar detalles de la retina que de otra forma se verían emborronados. De esta forma se consigue alcanzar valores de resolución muy cercanos a los impuestos por difracción. Por otro lado el uso de fluorescencia tiene por objetivo el permitir la visualización de células y estructuras que, de no ser teñidas, son transparentes a la luz y visible. Esta técnica se ha estado utilizando principalmente en primates y ratas, aunque actualmente también se están llevando a cabo medidas de células de epitelio pigmentario en seres humanos ya que el pigmento contenido en estas células permite la aplicación de la fluorescencia sin necesidad de utilizar tinción.

Relación entre tiempo de atención al espejo y conductas indicadoras de autorreconocimiento en orangutanes (Pongo pygmaeus ) y siamangs (Symphalangus syndactylus)

Para medir la capacidad de autorreconocimiento en el espejo en primates no humanos, el procedimiento usualmente utilizado consiste en registrar la frecuencia de comportamientos autodirigidos y autorreferidos. Los resultados obtenidos muestran una alta variabilidad entre sujetos pertenecientes a la misma especie. Este tipo de diferencias individuales no han podido ser explicadas. La hipótesis de trabajo establecer si pueden ser consecuencia de diferencias en el tiempo de atención al espejo. En la primera parte, se registró la cantidad de tiempo que los sujetos prestan atención al espejo y la cantidad de indicadores de autorreconocimiento que muestran. Los individuos que muestran mayores tiempos de atención también muestran frecuencias más altas de indicadores de autorreconocimiento, de acuerdo con una relación lineal entre ambas variables. En la segunda parte, se enriqueció el espejo para provocar un incremento del tiempo de atención en todos los sujetos. La frecuencia de indicadores de autorreconocimiento crece en comparación con una condición control. Los resultados demuestran que la frecuencia absoluta de indicadores de autorreconocimiento está fuertemente afectada por el tiempo de atención al espejo en sujetos de las mismas especies. Un análisis ad hoc. de los datos revela que la frecuencia relativa de conductas de autorreconocimiento sobre el número total de conductas está sólo ligeramente influida por el tiempo de atención y es independiente del nivel de actividad global y, por tanto, podría ser una medida más robusta de autorreconocimiento. De acuerdo a los resultados, los cambios en el tiempo de atención podrían explicar parte de la variabilidad intraespecífica hallada en los estudios de autorreconocimiento en el espejo. Las posibles implicaciones para las diferencias interespecíficas han de ser exploradas en diferentes estudios. Los experimentos han sido realizados en el Parque Zoológico de Barcelona de Febrero de 2007 a Julio de 2007. El proyecto ha tenido una duración global de 14 meses.

CAV2 vector gene transfer into central nervious System

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier, França, entre 2010 i 2012. En aquest projecte s’ha avaluat les avantatges dels vectors adenovirals canins tipus 2 (CAV2) com a vectors de transferència gènica al sistema nerviós central (SNC) en un model primat no-humà i en un model caní del síndrome de Sly (mucopolisacaridosis tipus 7, MPS VII), malaltia monogènica que cursa amb neurodegeneració. En una primera part del projecte s’ha avaluat la biodistribució, l’eficàcia i la durada de l’expressió del transgen en un model primat no humà, (Microcebus murinus). Com ha vector s’ha utilitzat un CAV2 de primera generació que expressa la proteïna verda fluorescent (CAVGFP). Els resultats aportats en aquesta memòria demostren que en primats no humans, com en d’altres espècies testades anteriorment per l’equip de l’EJ Kremer, la injecció intracerebral de CAV2 resulta en una extensa transducció del SNC, siguent les neurones i els precursors neuronals les cèl•lules preferencialment transduïdes. Els vectors canins, servint-se de vesícules intracel•lulars són transportats, majoritàriament, des de les sinapsis cap al soma neuronal, aquest transport intracel•lular permet una extensa transducció del SNC a partir d’una única injecció intracerebral dels vectors virals. En una segona part d’aquest projecte s’ha avaluat l’ús terapèutic dels CAV2. S’ha injectat un vector helper-dependent que expressa el gen la b-glucuronidasa i el gen de la proteïna verda fluorescent (HD-RIGIE), en el SNC del model caní del síndrome de Sly (MPS VII). La biodistribució i la eficàcia terapèutica han estat avaluades. Els nivells d’activitat enzimàtica en animals malalts injectats amb el vector terapèutic va arribar a valors similars als dels animals no afectes. A més a més s’ha observat una reducció en la quantitat dels GAGs acumulats en les cèl•lules dels animals malalts tractats amb el vector terapèutic, demostrant la potencialitat terapèutica dels CAV2 per a malalties que afecten al SNC. Els resultats aportats en aquest treball ens permeten dir que els CAV2 són unes bones eines terapèutiques per al tractament de malalties que afecten al SNC.

Pseudogenes in the ENCODE regions: consensus annotation, analysis of transcription, and evolution

Arising from either retrotransposition or genomic duplication of functional genes, pseudogenes are “genomic fossils” valuable for exploring the dynamics and evolution of genes and genomes. Pseudogene identification is an important problem in computational genomics, and is also critical for obtaining an accurate picture of a genome’s structure and function. However, no consensus computational scheme for defining and detecting pseudogenes has been developed thus far. As part of the ENCyclopedia Of DNA Elements (ENCODE) project, we have compared several distinct pseudogene annotation strategies and found that different approaches and parameters often resulted in rather distinct sets of pseudogenes. We subsequently developed a consensus approach for annotating pseudogenes (derived from protein coding genes) in the ENCODE regions, resulting in 201 pseudogenes, two-thirds of which originated from retrotransposition. A survey of orthologs for these pseudogenes in 28 vertebrate genomes showed that a significant fraction (∼80%) of the processed pseudogenes are primate-specific sequences, highlighting the increasing retrotransposition activity in primates. Analysis of sequence conservation and variation also demonstrated that most pseudogenes evolve neutrally, and processed pseudogenes appear to have lost their coding potential immediately or soon after their emergence. In order to explore the functional implication of pseudogene prevalence, we have extensively examined the transcriptional activity of the ENCODE pseudogenes. We performed systematic series of pseudogene-specific RACE analyses. These, together with complementary evidence derived from tiling microarrays and high throughput sequencing, demonstrated that at least a fifth of the 201 pseudogenes are transcribed in one or more cell lines or tissues.

Signatures of selection in the human olfactory receptor OR5I1 gene

The human olfactory receptor repertoire is reduced in comparison to other mammalsand to other non-human primates. Nonetheless, this olfactory decline opens an opportunity forevolutionary innovation and improvement. In the present study, we focus on an olfactoryreceptor gene, OR5I1, which had previously been shown to present an excess of amino acidreplacement substitutions between humans and chimpanzees. We analyze the geneticvariation in OR5I1 in a large worldwide human panel and find an excess of derived allelessegregating at relatively high frequencies in all populations. Additional evidence for selectionincludes departures from neutrality in allele frequency spectra tests but no unusually extendedhaplotype structure. Moreover, molecular structural inference suggests that one of thenonsynonymous polymorphisms defining the presumably adaptive protein form of OR5I1may alter the functional binding properties of the olfactory receptor. These results arecompatible with positive selection having modeled the pattern of variation found in the OR5I1gene and with a relatively ancient, mild selective sweep predating the “Out of Africa”expansion of modern humans.