Studium repetitivních sekvencí DNA akumulovaných na pohlavních chromosomech rostlin

Bc. Dana Paulíčková

Master's thesis

Study of repetitive DNA sequences accumulated on the sex chromosomes in plants

Abstract:

V súčasnosti sa na štúdium štruktúrnej genomiky veľmi často využíva klonovanie dlhých fragmentov DNA do vektorov a konštruovanie DNA knižníc. V tejto diplomovej práci bola využívaná knižnica z bakteriálnych umelých chromozómov (BAC) a knižnica z mikrodisektovaných chromozómov Y (DOP-Y). Jednou z hlavných tém diplomovej práce bolo štúdium BACu 6B3 pochádzajúceho z čiastočnej genómovej knižnice S. latifolia. Pri fluorescenčnej in situ hybridizácií (FISH) na chromozómoch knotovky so sondou BAC 6B3 výraznejšie signály dával chromozóm Y. Analýzou vybraných BACových sekvencií sa zistila jeho homológia s chloroplastovou DNA (cpDNA). To svedčí o prenose chloroplastovej DNA do chromozomálnej DNA prednostne na chromozóm Y. A potvrdzuje to informácie, že prenos DNA z organel do jadra je bežný a môže tak významné prispievať k evolúcii eukaryotických genómov. U Silene latifolia akumulácia cpDNA tiež môže prispievať k veľkosti chromozómu Y. Druhou časťou práce bola charakterizácia BAC klonov, ktoré obsahujú elementy MITE. Jednou z otázok bolo, či sa MITE elementy u S. latifolia nachádzajú v blízkosti génov, ako je to známe z literatúry u iných rastlín. Ich prípadná kolokalizácia by v budúcnosti mohla slúžiť k vyhľadávaniu génov pomocou MITE elementov. Podarilo sa nájsť jeden BAC klon, ktorý súčasne hybridizoval s MITE elementom a transkripčne aktívnou oblasťou. Skúmanie ich vzájomnej vzdialenosi môže byť predmetom ďalších pokusov. Tento istý BAC súčasne obsahoval repetitívne sekvencie, ktoré pri hybridizácií FISH dávali signál zaujímavý tým, že sa v oveľa menšej miera vyskytoval na chromozóme Y oproti autozómom a chromozómu X. Skríningom knižnice DOP-Y sa podarilo objaviť klon, ktorého inzert v tesnejšej blízkosti nesie MITE element a transkripčne aktívnu oblasť. Pri práci boli okrem molekulárne biologických metód používané aj metódy mikrobiologické. Napríklad transformácia baktérií rekombinantnými molekulami DNA, manipulácia s DNA knižnicami, kultivácia baktérii a ich dlhodobé uchovávanie pri nízkych teplotách.

Abstract:

SUMMARY Cloning of long DNA fragments and construction of DNA libraries are the important points of current structural genomics. In my work, the bacterial artificial chromosomes (BAC) library and the library of microdissected Y-chromosomes (DOP-Y) were used. One of the main topics of my diploma thesis was the study of the BAC 6B3, originating from a partial genome BAC library of Silene latifolia. The fluorescent in situ hybridisation (FISH) on the chromosomes of S. latifolia with the BAC 6B3 showed that the Y-chromosome exhibited stronger signal than autosomes and X-chromosome. During the analysis of BAC6B3, a homology with the chloroplast DNA (cpDNA) was found. This suggests that chloroplast DNA was transfered to the chromosomal DNA preferably on the Y-chromosome. These results support the view that a transfer of DNA from organelles to the nucleus is common and thus it can significantly contribute to the evolution of eukaryotic genomes. In S. latifolia, accumulation of cpDNA can also contribute to the size of the Y-chromosome. The second part of my work was the characterization of BAC clones, which contain MITE elements. One of the questions was, whether the MITE elements in S. latifolia are localized close to genes, as known in other plant species. Using the DOP-Y library, we isolated the clone containing one MITE element in the vicinity of the transcriptionaly active region. Studying their mutual distance will be a subject of further research. In future, the prospective co-localization of genes and MITE elements could serve as a tool for isolation of genes. One of MITE containing BAC clones, BAC11, contained also repetitive sequences which exhibited very interesting signal in FISH ubiquitous on all chromosomes but almost lacking on the Y-chromosome. In the diploma thesis, beyond the methods of molecular biology I also used microbiological methods. For example, the transformation of bacteria with recombinant DNA molecules, manipulation with DNA libraries, cultivation of bacteria and their long-term storage at low temperatures.

Keywords

dynamika genómov, retroelementy, DNA transpozóny, MITE elementy, promiskuitná DNA, knižnica BAC, knižnica DOP-Y retroelements, DNA transposons, MITE elements, library BAC, library DOP-Y

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 1. 2007

Thesis defence

• Date of defence: 15. 2. 2007
• Supervisor: RNDr. Eduard Kejnovský, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology