Evoluce GC architektury savců s důrazem na letouny (Chiroptera)

Bc. Kateřina Rodrová

Master's thesis

Evolution of the GC architecture in mammals with focus on bats (Chiroptera)

Abstract:

Savčí genom se liší v GC architektuře od ostatních obratlovců, protože vykazuje AT/GC heterogenitu, tedy střídání AT- a GC-bohatých oblastí patrné v sekvenci DNA. Ektotermní obratlovci a bezobratlí jsou AT/GC homogenní. Příčiny a mechanizmy vzniku AT/GC heterogenity savců zůstávají nejasné. Jedním z významných faktorů ovlivňujících GC architekturu je velikost genomu a jeho jednotlivých frakcí (kódující a nekódující). Letouni jsou zajímavou skupinou, která může pomoci pochopit kompoziční evoluci obratlovců. U letounů je známé výrazné zmenšení genomu a fylogeneticky podmíněné zvýšení obsahu GC (GC%) na úrovni celé DNA. Cílem této diplomové práce je vytvořit pipeline (tedy nástroj, který pomáhá automatizovat pracovní postupy) v jazyce Python k analýze základních parametrů osekvenovaných genomů letounů v kontextu všech savců a ověření hypotézy, zda jsou letouni GC bohatší i na ostatních úrovních genomu (cDNA a cds). Zdrojem genomických je databáze Ensembl, kde jsou v době psaní této práce 3 genomy letounů a 89 genomů ostatních savců. I přes nízký počet letounů v datasetu výsledky ukázaly, že letouni jsou GC bohatší i na úrovni cDNA a cds. To ukazuje, že u letounů nemusí být hlavní příčinou GC bohatosti pouze transpozony, jak naznačoval dosavadní výzkum. Cíle této práce byly splněny a práce položila základy dalšímu výzkumu kompoziční biologie savců. Výsledky budou součástí připravované publikace.

Abstract:

The mammalian genome is different from other vertebrates because it exhibits AT/GC heterogenity, i. e. alternation of AT- and GC-rich regions evident in the DNA sequence. Extothermic vertebrates and invertebrates are AT/GC homogeneous. Exact causes and mechanisms of mammalian AT/GC heterogenity remain unclear. One of the significant factors affecting the GC architecture is the size of the genome and its individual fractions (coding and non-coding). Bats are an interesting group that may help to understand the compositional evolution of vertebrates. There is a known simultaneous significant genome reduction and phylogenetical increase in GC content (GC%) at the whole DNA level. The aim of this diploma thesis is to create a Python pipeline (utility to help automate workflows) to analyze the basic parameters of sequenced chiropteran genomes in the context of all mammals, and to test the hypothesis that bats are GC-rich at other genome levels (cDNA and cds). The genomic source is the Ensembl database, which, at the time of writing this thesis, contains 3 bat genomes and 89 genomes of other mammals.Despite the low numbers of bats in the dataset, the results showed that bats are also GC rich at the cDNA and cds levels. This indicates that in bats, transposons alone may not be the main cause of GC richness, as previous research has suggested. The goals of this work were fulfilled and lay the foundation for further research in mammalian compositional biology. The results will be included in a forthcoming publication.

Keywords

Genom, GC%, letouni, savci

Keywords

Genome, GC%, bats, mammals

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 17. 6. 2021
• Supervisor: Mgr. Radka Symonová, Ph.D.
• Reader: Petra Matoušková

University of Hradec Králové

Faculty of Science

Master programme / field:
Biologie a ekologie / Biologie a ekologie - spec. biologie živočichů