Functional impact of polymorphic inversions in the human genome

• Autores: Meritxell Oliva Pavia
• Directores de la Tesis: Mario Cáceres Aguilar (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Roderic Guigó Serra (presid.), Antonio Barbadilla Prados (secret.), Emanuelle Rainieri (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Genética
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD 
• Resumen

  • Una inversió és una reordenació genòmica que altera l'orientació d'una seqüència genòmica específica. Les inversions són reordenaments balancejats i no impliquen necessàriament un guany o pèrdua d'ADN, però tot i així poden alterar el contingut genètic original i causar-hi mutacions. A més, les inversions poden modificar els patrons de recombinació d’ADN tan de la seqüència genòmica continguda en la inversió com també en regions flanquejants. Conseqüentment, les inversions poden estar associades a certs fenotips o malalties, influir en l’evolució dels individus portadors a través de processos adaptatius o jugar un paper clau en l’origen de noves espècies. Per tot això, expandir el nostre coneixement de les inversions és clau per a la comprensió en profunditat de la variació del genoma i les seves conseqüències. Tanmateix, la nostra comprensió tan de l’abundància com de l’impacte funcional de les inversions en el genoma humà és escàs, i se sap ben poc sobre la seva associació a canvis d'expressió gènica en aquesta espècie. Durant els últims 10 anys, l’aparició de noves tecnologies de seqüenciació genòmica ha fet permès l'estudi de les variacions estructurals a gran escala, incloent les inversions. Aprofitant aquesta oportunitat,, el projecte INVFEST ha dedicat esforços en la construcció del catàleg d' inversions polimòrfiques en humans més precís i exhaustiu fins a la data. Per aconseguir-ho,, hem demostrat que GRIAL, l’únic mètode disponible dissenyat específicament per identificar inversions a partir de l’alineament de fragments aparellats (“PEM”), prediu inversions amb més precisió i eficiència que altres mètodes de detecció basats en “PEM”, i sobretot refina molt millor els punts de trencament. A més, les prediccions d’inversió de GRIAL s’han filtrat utilitzant diversos filtres pre i post mapeig, juntament amb la inspecció manual de casos complexos, aconseguint així una reducció de la taxa de falsos positius. A continuació, per obtenir una major comprensió sobre l'impacte funcional de les inversions polimòrfiques en el genoma humà, hem examinat el solapament de 44 inversions amb gens. En general, els nostres resultats mostren que les inversions tendeixen a estar ubicades en regions intergèniques encara que hem identificat un 13,6% dels casos on les inversions afecten exons de gens. Per tal d’analitzar com les inversions afecten l’expressió gènica, s’han realitzat dos estratègies complementaries. La primera consisteix en un anàlisi d’expressió diferencial en línies cel·lulars limfoblàstiques (“LCLs”) de 527 mostres de poblacions HapMap europees, asiàtiques i africanes. La segona està basada en l’anàlisi de marcadors d’inversió (“tag-SNPs”) associats a canvis en l’expressió de gens en diferent teixits. Conjuntament, hem identificat 19 inversions que modulen l'expressió gènica de 43 gens en múltiples teixits. Aquests resultats semblen coherents, ja que un subconjunt (N = 11) de les associacions trobades en “LCLs” ha estat identificat per ambdós mètodes. En concret, hem identificat una inversió que afecta l'expressió de gens paràlegs codificants de les proteïnes IFITM2 i IFITM3 en limfoblasts. Hem validat també la metodologia emprada per a l'anàlisi d'expressió diferencial reproduint associacions conegudes amb gens de dues inversions àmpliament estudiades (17q21.31, 8p23.1), identificant així noves associacions no descrites entre 17q21.31, 8p23.1 i l'expressió de 6 gens en total. A més, en el cas de 17q21.31, observem que almenys 2 d'aquests gens estan associats a reordenaments estructurals en la regió estudiada. Finalment, hem buscat possibles associacions d’inversions amb malalties, i hem identificat un cas on la inversió sembla estar associada amb esclerosi lateral amiotròfica en dos estudis d’associació genòmica (“GWAS”) diferents. El coneixement adquirit en aquest estudi contribueix així a una millor comprensió del paper de les inversions polimòrfiques en la regulació de l'expressió gènica i en les conseqüències d'aquest tipus de variant estructural tan poc estudiada en humans.