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Comparative structural genomics of "Octopus"
Dalila Destanovic
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Joint-Masterstudium Evolutionary Systems Biology
Betreuer*in
Oleg Simakov
DOI
10.25365/thesis.73889
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24097.41106.723819-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Koleoid-Kopffüßer zeichnen sich durch viele morphologische Innovationen aus, doch Genome sind für Arten dieser Gruppe erst seit kurzem verfügbar. Studien an Kopffüßergenomen haben darauf hingewiesen, dass die Umordnung des gesamten Genoms eine entscheidende Rolle bei ihrer Entwicklung gespielt haben könnte. Es wurde gezeigt, dass Umlagerungen Auswirkungen auf die Genregulation haben, indem sie neue Gene in organisierten Strukturen zusammenführen, die als topologisch assoziierende Domänen (TADs) bezeichnet werden. Man geht davon aus, dass Änderungen innerhalb von TADs schädlich sind und dass sie im Laufe der Evolution als konserviert gelten. Allerdings können Veränderungen in der TAD-Struktur auch ein wirksamer Mechanismus der Neuheitsentwicklung während der Artbildung sein. Es bleibt eine offene Frage, ob und wie die Umordnungen im Genommaßstab mit der Entstehung einer einzigartigen Kopffüßerbiologie zusammenhängen. Diese Masterarbeit nutzt neu verfügbare Oktopus-Chromosomengenome, um zu untersuchen, ob TAD-Grenzen mit Umlagerungsbruchpunkten kolokalisiert sind. Zu diesem Zweck haben wir ein qualitativ hochwertiges O. vulgaris-Genom im Chromosomenmaßstab zusammengestellt, ein Tool erstellt, das die Hypothese mithilfe eines skalenfreien Ansatzes bei der TAD-Erkennung testet (Breakpointer2), und es verwendet, um das O. vulgaris-Genom mit drei zu vergleichen andere Oktopusgenome. Wir haben über einen Divergenzzeitraum von 44 Millionen Jahren 543 einzigartige oder gemeinsame Haltepunkte beobachtet. Für jeden Vergleich wurde ein einseitiger Permutationstest für jedes Chromosom und die gesamten Genomdaten durchgeführt. Durch die Durchführung dieses Tests an Gesamtgenomdaten fanden wir ein starkes Signal dafür, dass chromosomale Bruchpunkte an den TAD-Grenzen auftraten (𝝰<1e-05), während ein starkes Signal für ~58 % der Chromosomen beobachtet wurde, als der Test an einzelnen Chromosomen durchgeführt wurde (𝝰). <0.05). Daher kommen wir zu dem Schluss, dass es Belege für die Behauptung gibt, dass chromosomale Umlagerungen mit TAD-Grenzen kolokalisiert sind. Diese Forschung schafft den Grundstein für die weitere Erforschung der Evolutionsgeschichte einzelner Koleoid-Kopffüßer-Linien.
Abstract
(Englisch)
Coleoid cephalopods (octopuses, squids, cuttlefish) stand out for many morphological innovations, yet genomes have only recently become available for species in this clade. Studies of cephalopod genomes have hinted that whole-genome rearrangements could have played a crucial role in their evolution. Rearrangements were shown to impact gene regulation, by bringing together new genes into organized structures called topologically associating domains (TADs). Changes within TADs are expected to be deleterious, and are considered to be conserved throughout evolution. However, changes in TAD structure may also be a powerful mechanism of novelty evolution during speciation. Understanding if and how the genome-scale rearrangements relate to the emergence of unique cephalopod biology remains an open question. This thesis takes advantage of newly available octopus chromosome-scale genomes to investigate whether TAD borders are colocalized with rearrangement breakpoints. To do so, we assembled a high-quality-chromosome-scale O. vulgaris genome, created a tool that tests the hypothesis using a scale-free approach in TAD detection (Breakpointer2), and used it to compare O. vulgaris genome to three other octopus genomes. We observed 543 unique or shared breakpoints over 44 million years of divergence time. For each comparison, a one-tailed permutation test was performed on each chromosome and whole-genome data. By performing this test on whole-genome data, we found strong signal that chromosomal breakpoints happened at TAD borders (𝝰<1e-05), while strong signal was observed for ~58% of chromosomes when the test was done on individual chromosomes (𝝰<0.05). Therefore, we conclude that there is support to claim that chromosomal rearrangements are colocalized with TAD borders. This research sets the stage for further exploration of evolutionary history of individual coleoid cephalopod lineages.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Kraken Hi-C Chromosomen
Schlagwörter
(Englisch)
octopuses Hi-C chromosomes
Autor*innen
Dalila Destanovic
Haupttitel (Englisch)
Comparative structural genomics of "Octopus"
Paralleltitel (Englisch)
Comparative structural genomics of the octopus
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
65 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Oleg Simakov
AC Nummer
AC16905290
Utheses ID
67483
Studienkennzahl
UA | 066 | 220 | |