Bez tytulu slajdu

1
Mechanizmy
Ekspansji i Redukcji Genomów
RoslinnychUjawnione w Analizie Mutacji Indel
Piotr A. Ziólkowski Grzegorz Koczyk Jan Sadowski
Wykorzystanie zasobów obliczeniowych Krajowej
Sieci Naukowej do analizy zdarzen
insercji-delecji u Arabidopsis thaliana
2
Genom Arabidopsis thaliana
Zestawy klonów BAC dla linii Columbia (115 Mb)
3
Przypisanie kontigów Ler do chromosomów Col
4
Poszukiwanie indeli pomiedzy sekwencjami obu linii
5
Poszukiwanie indeli pomiedzy sekwencjami obu linii
6
Identyfikacja mechanizmu odpowiedzialnego za
powstanie mutacji
rekombinacja niewyrównana
wstawienie/wyciecie transpozonu
7
BLASTZ
Uzyty do porównywania genomów mysiego i ludzkiego
Laczy rezultaty BLASTA tworzac wieksze grupy
dopasowanych sekwencji
Niewystarczajaco dokladny
Genome Res. 2003 Jan13(1)103-7.
Human-mouse alignments with BLASTZ Schwartz
S, Kent WJ, Smit A, Zhang Z, Baertsch R, Hardison
RC, Haussler D, Miller W.
8
Wyszukiwanie insercji-delecji
Problem Odwzorowanie wzajemnie jednoznaczne
contigów ekotypu Ler na pseudochromosomy ekotypu
Col-0
Uproszczenie Kazdemu contigowi odpowiada
dokladnie jedno miejsce na chromosomie
Uproszczenie jest mozliwe ze wzgledu na bliskie
pokrewienstwo genomów
9
Rekonstrukcja odwzorowania - przyklad
Podzial dopasowanych obszarów kontiga wedlug
jakosci i unikalnosci ich dopasowania
Obszary watpliwe dopasowane wiele razy o
kiepskiej jakosci
Obszar unikalnie dopasowany o dobrej jakosci
10
Mechanizm rekonstrukcji
BLASTZ (wyszukanie wszystkich pokrewnych obszarów
pomiedzy genomami)
RepeatMasker (analiza obszarów powtarzalnych i
transpozonów)
Rekonstrukcja odwzorowania dla kazdego kontiga
Poszukiwanie zaufanych obszarów (gt60nt,
identycznosc gt90, tylko jeden alignment)
Uzupelnianie luk w powstalym pokryciu za pomoca
pozostalych alignmentów), faworyzowane jak
najmniejsze indele
Zrealizowane przy uzyciu wlasnego oprogramowania
dedykowanego
Poprawki - odrzucane rekonstrukcje o
niewystarczajacej jakosci (m.in. kontigi zlozone
z sekwencji powtarzalnych, kontigi o indelach
przekraczajacych 100000 nt)
11
Wyszukiwanie indeli
Zrekonstruowane odwzorowanie kontiga
Czy indel zachodzi w obrebie exonu/intronu
? (kryterium dane Arabidopsis Genome Initiative)
Czy indel to TE (transposable element) ?
(kryterium wyniki z RepeatMaskera)
Czy indel powstal w wyniku crossing/over
? (kryterium obecnosc zdegenerowanych kopii
wewnatrz indela)
Czy indel powstal w illegitimate recombination
? (kryterium obecnosc zdegenerowanych powtórzen
na krancach indela)
12
Insercje w liniach Columbia i Landsberg erecta
13
Rózne mechanizmy mutacji indel
14
Wielkosc indeli
15
Podsumowanie analizy

• przypisano 55 280 (68) kontigów Ler do
  chromosomów Col
• wykryto 3025 indeli nieterminalnych (i 3743
  indeli terminalnych)
• stwierdzono 2355 insercji w linii Col
• stwierdzono 670 insercji w linii Ler
• 650 (21) indeli powstalo na drodze
  wstawienia/wyciecia TE (liczba moze byc
  niedoszacownana ze wzgledu na brak przypisanych
  kontigów w obszarach przycentromerowych)
• 885 (29) indeli powstalo w wyniku rekombinacji
  niewyrównanej (wynik prawdopodobnie nadszacowany)
• 1606 (50) indeli powstalo w wyniku innych
  mechanizmów wlaczajac w to rekombinacje
  nieuprawniona

16
Wnioski

• Rozklad indeli wzdluz chromosomów nie jest
  jednolity
• Podstawowe mechanizmy powstawania indeli w
  genomie Arabidopsis obejmuja dzialalnosc
  transpozonów, niewyrównana rekombinacje i
  rekombinacje nieuprawniona
• Wstawienie/wyciecie transpozonów zachodzi glównie
  w obszarach przycentromerowych, natomiast inne
  typy indeli wykazuja bardziej zlozony rozklad
  wzdluz chromosomów
• Indele gt1 kb powstaja w wyniku dzialalnosci TE
  oraz rekombinacji niewyrównanej, natomiast
  indele lt1 kb sa spowodowane innymi
  mechanizmami, w tym rekombinacja nieuprawniona
• Chromosom 1 ma wyraznie odmienny wzór rozkladu
  indeli co sugeruje jego stosunkowo niedawne
  uformowanie
• Mutacje somatyczne maja prawdopodobnie znaczne
  wieksze znaczenie w ewolucji genomów roslinnych,
  niz wczesniej zakladano!