is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskóli Íslands > Verkfræði- og náttúruvísindasvið > Meistaraprófsritgerðir - Verkfræði- og náttúruvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/30519

Titill: 
  • Genatjáning og björgun galla í vænglögun í ávaxtaflugunni Drosophila melanogaster
  • Titill er á ensku Gene expression and rescue of wing morphology defects in Drosophila melanogaster
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Stjórnun genatjáningar brúar bilið á milli arfgerðar og svipgerðar og hefur lengi verið vitað að breytileiki í henni tengist fjölbreytni innan og milli tegunda. Hún er ómissandi fyrir eðlilega þroskun og lífeðlisfræðilega ferla í fjölfruma lífverum. Prótínraðir, eins og í umritunarþáttum, eru betur varðveittar en stjórnraðir gena, en hversu stöðug eru stjórnkerfi gena í þróun? Til þess að auka skilning okkar á hvernig genastjórnunarkerfi þróast, voru áhrif vefja-sérhæfðra stökkbreytinga í ávaxtaflugunni Drosophila melanogaster rannsökuð, í stofnum sem höfðu gengið í gegnum gervival fyrir uppbót á gallanum sem stökkbreytingin olli. Þremur alvarlegum stökkbreytingum í genunum vestigial, net og rhomboid var hvorri um sig æxlað inn í villtan stofn, sem leiddi til óeðlilegra vængja. Þeim stofnum var skipt upp, og þeir meðhöndlaðir annars vegar með uppbótarvali (þrjár endurtekningar, valið fyrir villigerðar væng) og hins vegar viðmiðunarstofn, með sömu stofnstærð og hinir (þrjár endurtekningar, þar vann náttúrulegt val gegn neikvæðum áhrifum stökkbreytingarinnar). Gervivalið leiddi til eðlilegrar vængsvipgerðar, en engin uppbót var í viðmiðunarhópunum. Í þessari rannsókn var spurt hvernig áhrif stökkbreytingarnar höfðu á vefjasérhæfða umritun í flugunum? Þar að auki var kannað hvort og hvaða þættir í umritunarmengi flugnanna tengdust væng-björguninni? Í því skyni var mRNA frá vængdiskum flugnanna raðgreint á Illumina HiSeq 2500, bútum raðað á erfðamengi D. melanogaster og tjáning greind með Kallisto, STAR – htseq-count, og DESeq2. Samræmi var milli svipfarsbreytinga og breytinga á umritun, þar sem stökkbreytingin í vestigial raskaði væng og umritun mest. Uppbótarvalið í vestigial stofnunum leiddi til tjáningarbreytinga í mörg hundruð genum. Hluti þeirra gena hafði öðlast uppbót á umritun, þar sem tjáningin færðist að villigerð. Þetta var rakið til uppbótar á tjáningu vestigial gensins, í öllum stofnunum. Líklegast er að breytingar á tjáningu eða í virkni þátta eða ferla ofar vestigial í genastjórnunarkerfinu, beri ábyrgð á uppbótinni. Sumar tjáningarbreytingar voru sameiginlegar öllum stofnum, en aðrar sérhæfðar fyrir vissa stofna. Í heild staðfesta niðurstöðurnar samband umritunar og svipgerðar lífvera. Enn fremur, að útlitslegum galla var hægt að bjarga með uppbót á umritun sama gensins, þótt orsakirnar séu enn óskilgreindar.

  • Útdráttur er á ensku

    Gene regulation bridges the genotype and phenotype and its contribution to the phenotypic differences found between and within species has been appreciated for a while. Gene regulation is important for developmental and physiological processes in multicellular organisms. Protein coding genes, like transcription factors, tend to be conserved but regulatory DNA less so, but how stable/labile are regulatory networks during evolution? To get a glimpse of how regulatory systems evolve, we studied tissue specific changes in special strains of D. melanogaster, that underwent genetic perturbation and subsequent compensatory evolution. Major mutations in vestigial, net and rhomboid, disrupting wing morphology, were separately introgressed into a wild type population. Then six populations for each mutation, were subject to artificial selection for improved wings (three replicates) and control for population size (three replicates, in which “natural” selection may have countered the harmful effects of the major mutations). The artificial selection led to full compensation of the wing, but no change was seen in the control populations. The aim was to study how gene expression was altered by the three mutations? Furthermore, how the wing was rebuilt in the vestigial population potentially by changes in gene expression? In order to do so, mRNA was isolated from wing discs, sequenced on Illumina HiSeq 2500 platform, reads aligned to D. melanogaster genome, counted with both Kallisto and STAR – htseq-count, and analysed with DESeq2. A strong correspondence was found between the morphological and expression alterations. The vestigial mutation caused the most serious wing defect and broad expression changes. Furthermore, the artificial selection in the vestigial populations led to widespread expressional response. Many of the genes disturbed by the vestigial mutation were compensated, most likely through restoration of expression of vestigial itself. The causative changes most likely resided upstream agents/pathways, and the data suggest those may both be general and replicates specific. Together these results underline the association between the expressional and morphological phenotype. Furthermore, they demonstrate a morphological rescue by repeated expressional compensation, influenced by factors yet to be discovered.

Samþykkt: 
  • 30.5.2018
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/30519


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
GeneExpressionAndRescueOfWingDefects.pdf15.63 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna
YfirlýsingUmMeðferðLokaverkefna.pdf93.2 kBLokaðurYfirlýsingPDF