title: Evolution of spatiotemporal organization of biological systems : origins and phenotypic impact of duplicated genes
creator: Trachana, Kalliopi
subject: 570
subject: 570 Life sciences
description: Eine Schwemme von Genomsequenzen sowie weitere groß angelegte Studien zur Charakterisierung von molekularen Funktionen hat Forschern erlaubt, komparative Studien der funktionellen Komponenten und ihrer Interaktionen für eine große Anzahl von Spezies durchegeführt werden. Die so gewonnen Erkenntnisse können weiter untersucht werden und mithilfe von Orthologie (Homologie abgeleitet durch Artenbildung) auf neu-sequenzierte Spezies übertragen werden um Erkenntnisse über die Evolution von molekularen Funktionen und ihrer Organisation zu gewinnen. Eine robuste Orthologie ist Voraussetzung für akkurate phylogenomische und komparative Analysen. Obwohl sich das Forschungsfeld der Orthologie Fortschritte gemacht hat, ist die Orthologie- Voraussage noch immer von widersprüchlich und unsicher. Aus diesem Grund sollten Tests zur Qualitätskontrolle eingeführt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Phylogenie-basierter Datensatz entwickelt, mit dem die Orthologie Voraussage in den Animalia überprüft werden kann. Dieser Datensatz wurde benutzt um die Orthologie-Voraussagen von fünf öffentlich zugänglichen Repositorien zu evaluieren und die Auswirkungen von einer Anzahl von technischen und biologischen Faktoren zu untersuchen. Gleichzeitig hat die große Anzahl von komplett sequenzierten Genomen zur Formulierung von interessanten Hypothesen über die Mechanismen der Evolution von molekularen Funktionen geführt. Zum Beispiel wurden Paraloge, Homologe die durch Gen- oder Genomduplikation entstanden sind, mit der Erweiterung und Teilung von molekularen Funktionen assoziiert. Eine Vielzahl von Studien wurden durchgeführt um herauszufinden, wie siche duplizierte Gene, die mit morphologischen Veränderungen assoziert werden, ihre Genexpressionsraten in unterschiedlichen Geweben ändern. Es wurde jedoch noch nicht großflächig untersucht, ob die regulatorische Divergenz von Paralogen bestimmte Muster bevorzugt und wie diese Muster entstanden sind. Um dies zu untersuchen wurden die Expressionsdaten von 31 menschlichen Geweben benutzt und bevorzugte Gewebekombinationen von sub(neo)funktionalisierten Paralogen identifiziert. Interessanterweise stellte sich heraus, dass Paraloge die mit dem Choradata- Wirbeltiere Übergang im Zusammenhang stehen und bereits vor dem Ur-Wibeltier vorhanden waren, häufig zwischen Gehirn und nicht-Gehirngeweben divergieren. Im Kontrast zur weitreichenden Literatur über die Evolution von Geweben und Paralogie, ist die Rolle von Genduplikation in der temporalen Regulation von biologischen Systemen schlechter untersucht. Um dies zu untersuchen wurden Orthologie und Genexpressionsdaten kombiniert. Wir konnten herausfinden, dass der Zell-Zyklus und andere periodische Prozesse (wie der Circadianen und Ultradianen Rhythmik) von Paralogen reguliert werden. Das funktionelle Repertoire dieser Paraloge unterscheidet sich in 3 eukaryotischen Spezies (Arabidopsis, Mensch und Hefe), was impliziert, dass sich die temporale Regulation der Zellen durch Paraloge sich in den drei Organismen unabhängig Zusammenfassung voneinander entwickelt hat. Zusammenfassend ist die größte Herausvorderung der postgenomischen Ära eine effektive Integration von funktionell relevanten genomischen Daten um herauszufinden, wie komplexe Eigenschaften sich entwickelt haben. Um dieses Ziel zu erreichen sollten die dynamischen Veränderungen der Gen-Inventare unter Beachtung von der Beziehung von Orthologen (gleicher Ursprung) und Paralogen (Potenzial für Divergenz) untersucht werden.
date: 2011
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13062/1/TrachanaThesis.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00013062
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-130627
identifier:   Trachana, Kalliopi  (2011) Evolution of spatiotemporal organization of biological systems : origins and phenotypic impact of duplicated genes.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13062/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: eng