L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach

L’origen de la multicel·lularitat en animals és un esdeveniment clau en l’evolució que vingué acompanyat de canvis profunds en els genomes, la biologia cel·lular i el desenvolupament dels ancestres unicel·lulars dels animals. En aquesta tesi analitzo l’origen dels animals mitjançant genòmica comprad...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Grau Bové, Francesc Xavier
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2017
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/406135
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/406135
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Genòmica
Genómica
Genomics
Protozoologia
Protozoología
Protozoology
Evolució (Biologia)
Evolución (Biología)
Evolution (Biology)
Ciències Experimentals i Matemàtiques
575
id ES_e95c2cfc56ade3ff0ade3a0a7fb9db6d
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/406135
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
title L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
spellingShingle L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
Grau Bové, Francesc Xavier
Genòmica
Genómica
Genomics
Protozoologia
Protozoología
Protozoology
Evolució (Biologia)
Evolución (Biología)
Evolution (Biology)
Ciències Experimentals i Matemàtiques
575
title_short L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
title_full L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
title_fullStr L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
title_full_unstemmed L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
title_sort L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approach
dc.creator.none.fl_str_mv Grau Bové, Francesc Xavier
author Grau Bové, Francesc Xavier
author_facet Grau Bové, Francesc Xavier
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ruiz Trillo, Iñaki
Riutort León, Marta
Universitat de Barcelona. Departament de Genètica
dc.subject.none.fl_str_mv Genòmica
Genómica
Genomics
Protozoologia
Protozoología
Protozoology
Evolució (Biologia)
Evolución (Biología)
Evolution (Biology)
Ciències Experimentals i Matemàtiques
575
topic Genòmica
Genómica
Genomics
Protozoologia
Protozoología
Protozoology
Evolució (Biologia)
Evolución (Biología)
Evolution (Biology)
Ciències Experimentals i Matemàtiques
575
description L’origen de la multicel·lularitat en animals és un esdeveniment clau en l’evolució que vingué acompanyat de canvis profunds en els genomes, la biologia cel·lular i el desenvolupament dels ancestres unicel·lulars dels animals. En aquesta tesi analitzo l’origen dels animals mitjançant genòmica comprada i filogenòmica, amb l’objectiu de reconstruir les innovacions que sustentaren la transició a la multicel·lularitat mitjançant anàlisis de genomes animals i els seus parents unicel·lulars dins del llinatge Holoza. Els nostres anàlisis filogenòmics han establert quatre clades d’holozous: Teretosporea (Corallochytrium limacisporum i protistes ictiosporis), Filasterea (2 amebes, incloent-hi Capsaspora owczarzaki) i Choanoflagellata (protistes flagel·lats, ocasionalment colonials), a banda dels metazous multicel·lulars. Aquest marc filogenètic ens ha permès d’explotar la genòmica comparada per tal d’assenyalar els canvis genòmics concrets que ocorregueren a l’origen dels Metazoa. Hem reconstruït el contingut gènic ancestral de la via de senyalització de l’ubiquitina— famílies gèniques involucrades en el marcatge post-traduccional de proteïnes—, les miosines i factors de transcripció homeobox. Aquests anàlisis revelen un estat continuat d’innovació en aquests sets gènics, mitjançant origen de gens de novo, diversificació de dominis proteics i paralogia – la qual cosa suggereix que l’Urmetazoa fou un organisme genèticament complex i que la coopció de gens jugà un paper clau en l’origen de la multicel·lularitat. En segon lloc, vàrem examinar l’evolució de l’arquitectura genòmica en els premetazous. Hem seqüenciat i analitzat els genomes de 6 ictiosporis (Creolimax fragrantissima, Chromosphaera perkinsii, Sphaeroforma arctica, Ichthyophonus hoferi, Abeoforma whisleri i Pirum gemmata) i C. limacisporum; i els hem comparat als altres holozous unicel·lulars (C. Owczarzaki i els coanoflagel·lats) i als animals. Anteriorment, s’havia establert l’origen premetazou de diversos gens amb funcions en la multicel·lularitat, com per exemple factors de transcripció relacionats amb el desenvolupament, o proteïnes d’adhesió cel·lular. En aquest estudi, expandim anteriors resultats i demostrem que l’arquitectura genòmica també passà per importants innovacions evolutives: a banda de la invenció i diversificació gènica a l’origen dels holozous, identifiquem processos de disrupció i establiment de sintènia, guany d’introns i expansions genòmiques en els llinatges uni i multicel·lulars. Finalment, correlacionem l’evolució de l’estructura gènica amb els modes de splicing alternatiu presents en animals i eucariotes. Identifiquem un codi de determinació dels patrons de splicing alternatiu que afecta la freqüència d’ús d’exons-casette, a la manera típica dels animals, en organismes unicel·lulars com els ictiosporis (amb genomes grans i densos en introns). En global, demostrem que la genòmica comparada i les reconstruccions ancestrals són una poderosa eina per als anàlisis evolutius: per un cantó permeten inferir la composició primària dels genomes ancestrals; i per l’altre permeten estudiar l’evolució d’altres fonts d’innovació genòmica com ara la regulació transcripcional.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017
2017
2018
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/406135
url http://hdl.handle.net/10803/406135
dc.language.none.fl_str_mv Catalán
language_invalid_str_mv Catalán
dc.rights.none.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 237 p.
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869423020379996160
spelling L´origen de la multicel·lularitat en animals: una aproximació genòmica = The origin of multicellularity in animals: a genomic approachGrau Bové, Francesc XavierGenòmicaGenómicaGenomicsProtozoologiaProtozoologíaProtozoologyEvolució (Biologia)Evolución (Biología)Evolution (Biology)Ciències Experimentals i Matemàtiques575L’origen de la multicel·lularitat en animals és un esdeveniment clau en l’evolució que vingué acompanyat de canvis profunds en els genomes, la biologia cel·lular i el desenvolupament dels ancestres unicel·lulars dels animals. En aquesta tesi analitzo l’origen dels animals mitjançant genòmica comprada i filogenòmica, amb l’objectiu de reconstruir les innovacions que sustentaren la transició a la multicel·lularitat mitjançant anàlisis de genomes animals i els seus parents unicel·lulars dins del llinatge Holoza. Els nostres anàlisis filogenòmics han establert quatre clades d’holozous: Teretosporea (Corallochytrium limacisporum i protistes ictiosporis), Filasterea (2 amebes, incloent-hi Capsaspora owczarzaki) i Choanoflagellata (protistes flagel·lats, ocasionalment colonials), a banda dels metazous multicel·lulars. Aquest marc filogenètic ens ha permès d’explotar la genòmica comparada per tal d’assenyalar els canvis genòmics concrets que ocorregueren a l’origen dels Metazoa. Hem reconstruït el contingut gènic ancestral de la via de senyalització de l’ubiquitina— famílies gèniques involucrades en el marcatge post-traduccional de proteïnes—, les miosines i factors de transcripció homeobox. Aquests anàlisis revelen un estat continuat d’innovació en aquests sets gènics, mitjançant origen de gens de novo, diversificació de dominis proteics i paralogia – la qual cosa suggereix que l’Urmetazoa fou un organisme genèticament complex i que la coopció de gens jugà un paper clau en l’origen de la multicel·lularitat. En segon lloc, vàrem examinar l’evolució de l’arquitectura genòmica en els premetazous. Hem seqüenciat i analitzat els genomes de 6 ictiosporis (Creolimax fragrantissima, Chromosphaera perkinsii, Sphaeroforma arctica, Ichthyophonus hoferi, Abeoforma whisleri i Pirum gemmata) i C. limacisporum; i els hem comparat als altres holozous unicel·lulars (C. Owczarzaki i els coanoflagel·lats) i als animals. Anteriorment, s’havia establert l’origen premetazou de diversos gens amb funcions en la multicel·lularitat, com per exemple factors de transcripció relacionats amb el desenvolupament, o proteïnes d’adhesió cel·lular. En aquest estudi, expandim anteriors resultats i demostrem que l’arquitectura genòmica també passà per importants innovacions evolutives: a banda de la invenció i diversificació gènica a l’origen dels holozous, identifiquem processos de disrupció i establiment de sintènia, guany d’introns i expansions genòmiques en els llinatges uni i multicel·lulars. Finalment, correlacionem l’evolució de l’estructura gènica amb els modes de splicing alternatiu presents en animals i eucariotes. Identifiquem un codi de determinació dels patrons de splicing alternatiu que afecta la freqüència d’ús d’exons-casette, a la manera típica dels animals, en organismes unicel·lulars com els ictiosporis (amb genomes grans i densos en introns). En global, demostrem que la genòmica comparada i les reconstruccions ancestrals són una poderosa eina per als anàlisis evolutius: per un cantó permeten inferir la composició primària dels genomes ancestrals; i per l’altre permeten estudiar l’evolució d’altres fonts d’innovació genòmica com ara la regulació transcripcional.The origin of multicellularity in animals is a hallmark event in evolution, that was accompanied by profound changes in the genomes, development and cell biology processes of the animal ancestors. I analyze the origin of animals from the point of view of comparative genomics and phylogenomics, aiming to reconstruct the innovations behind the transition to multicellularity by analyzing animals and their closest unicellular relatives within Holozoa. Our initial phylogenomic analyses established four holozoan clades: Teretosporea (Corallochytrium limacisporum and ichthyosporean protists), Filasterea (2 amoebas, including Capsaspora owczarzaki) and Choanoflagellata (flagellated protists, sometimes colonial), as well as multicellular Metazoa. Then, we used this robust phylogenetic framework in combination with comparative genomics, aiming to pinpoint the specific changes underscoring the origin of Metazoa. We reconstructed the ancestral gene contents were focused of the ubiquitin signaling tool-kit—gene families involved in post-translational protein modification—, myosin molecular motors and homeobox transcription factors. In pre-metazoan lineages, we uncovered a continued state of innovation in terms of de novo gene origin, protein diversification and paralogy – thus suggesting a genetically complex Urmetazoa, and a prominent role of gene co-option at the origin of multicellularity. Next, we aimed to examine genome architecture evolution in premetazoans. Thus, we sequenced and analyzed the genomes of 6 ichthyosporeans (Creolimax fragrantissima, Chromosphaera perkinsii, Sphaeroforma arctica, Ichthyophonus hoferi, Abeoforma whisleri and Pirum gemmata) and C. limacisporum; and compared them to other unicellular holozoans (C. owczarzaki and choanoflagellates) and animals. We uncovered the premetazoan origin of many genes with multicellularity-related functions, e.g. developmental transcription factors or cell adhesion proteins. Here we show that genome architecture evolution was equally innovative: the early burst of gene diversity in the holozoans was followed by episodes of synteny disruption, intron gain, and genome expansions in unicellular and multicellular lineages. Finally, we correlated the evolution of alternative splicing- based transcriptome regulation with exon/intron gene structure in holozoans. We unraveled a universal code of alternative splicing that determines the frequency of animal-like exon skipping profile in large, intron-dense ichthyosporean genomes. We demonstrate that comparative genomics and ancestral reconstructions constitute a powerful tool for evolutionary analysis of ancestral eukaryotes: not only it allows to uncover the primary composition of ancestral genomes; it can also fuel inferences regarding their transcriptomic regulation and the role played by non-genomic sources of evolutionary innovation.Universitat de BarcelonaRuiz Trillo, IñakiRiutort León, MartaUniversitat de Barcelona. Departament de Genètica201720182017info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion237 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/406135TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCACatalánL'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/4061352026-06-14T12:46:07Z
score 15.228081

Similares en LA Referencia