Dinamika dobitka i gubitka gena nakon genske duplikacije

diplomski rad

• Naslov (engleski): Large-scale inference of gene gain and loss dynamics following gene duplication
• Autor: Andrea Mrnjavac
• Mentor: Tal Dagan (mentor)
• Mentor: Damjan Franjević (mentor)
• Član povjerenstva: Damjan Franjević (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Rosa Karlić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Dijana Škorić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Sven Jelaska (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Biološki odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2019-02-19, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Biologija

Sažetak

Genomi eukariota kao i prokariota kontinuirano prolaze kroz procese dobivanja i
gubljenja gena. Procesi dobivanja gena mogu biti: duplikacija postojećeg gena u genomu, de
novo evolucija iz nekodirajućih dijelova genoma ili horizontalni transfer gena iz jednog genoma
u drugi. Uobičajen pristup razotkrivanju događaja dobitka ili gubitka gena u povijestima
genoma je usporedba stabla gena i stabla vrsta (tree reconciliation). Problem s postojećim
algoritmima za tu svrhu je što su im rezultati uvelike ovisni o ulaznim parametrima koji su
neprecizni. U ovom radu izrađen je jednostavan neparametarski algoritam za određivanje
duplikacija gena, mapiranje duplikacije na odgovarajuću granu u stablu vrsta, te određivanje
broja gubitaka kopija koji su uslijedili nakon te duplikacije. Prednost našeg algoritma je što su
mu jedini ulazni parametri ukorijenjena stabla gena i stablo vrsta. Koristeći algoritam
analizirana je dinamika dobivanja i gubljenja gena u evoluciji genoma prokariota i eukariota.
Rezultati upućuju na veliku razliku frekvencije horizontalnog transfera gena u evoluciji
prokariotskih i eukariotskih genoma te sveukupnu rasprostranjenost događaja duplikacije i
gubljenja gena u evoluciji.

Sažetak (engleski)

Gene turnover (gene gain and loss) is ever occurring process in genomes of both
eukaryotes and prokaryotes. Forms of gene gain are: duplication of an existing gene in a
genome, de novo evolution from noncoding regions of a genome or horizontal gene transfer
from one genome to another. Uncovering gene gain and loss events in genomes’ histories is
usually done by comparing gene trees with species trees, that is, tree reconciliation. A caveat
in the existing reconciliation algorithms is that their resulting inference largely depends on the
input parameters set by the user which can by themselves be very error-prone. Therefore, in
this thesis, we developed a simple parameter-free algorithm for inferring duplication events,
mapping them on the branches a rooted species tree and inferring losses that followed the
inferred duplication event. Our algorithm only assumes a rooted species tree and rooted gene
trees. Developed algorithm was used to analyze genome evolution in prokaryotes and
eukaryotes. Obtained results suggest differences in horizontal gene transfer rates between
prokaryotic genomes evolution and eukaryotic genomes evolution and overall prevalence of
duplication and loss processes.

• Ključne riječi: filogenomika; usporedba stabala; eukarioti; prokarioti; evolucija genoma; horizontalni prijenos gena
• Ključne riječi (engleski): phylogenomics; tree reconciliation; eukaryotes; prokaryotes; genome evolution; horizontal gene transfer
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:126102
• Studijski program: Naziv: Molekularna biologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra molekularne biologije (mag. biol. mol.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup; Datum isteka embarga: 2021-02-19
• Datum i vrijeme pohrane: 2019-04-10 09:18:36