Χωροταξικές και λειτουργικές προτιμήσεις στη γονιδιακή έκφραση πολλών διαφορετικών ανθρώπινων ιστών

Positional and functional preferences in the gene expression of multiple human tissues (english)

  1. MSc thesis
  2. Τσουκάκης, Ιωάννης
  3. Βιοπληροφορική και Νευροπληροφορική (ΒΝΠ)
  4. 26 February 2022 [2022-02-26]
  5. Ελληνικά
  6. 46
  7. Νικολάου, Χριστόφορος
  8. Νικολάου, Χριστόφορος | Λαγκουβάρδος, Ηλίας
  9. Γονιδιακή έκφραση | Λειτουργική ανάλυση γονιδίων
  10. 2
  11. 1
  12. 15
  13. Πίνακες, διαγράμματα, εικόνες.
    • Η μελέτη των κυττάρων του ανθρώπινου σώματος σε μοριακό επίπεδο είναι θεμελιώδης για τη συστηματική μελέτη και κατανόηση της φυσιολογίας του ανθρώπινου οργανισμού, της ομοιόστασής του και της παθοφυσιολογίας των διαταραχών λειτουργίας του. Τα περισσότερα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος, ανεξάρτητα από τον ιστό προέλευσης φαίνεται να μοιράζονται περιορισμένα μεταγραφικά προγράμματα, τα οποία ορίζουν 5 βασικούς κυτταρικούς τύπους: επιθηλιακά, ενδοθηλιακά, μεσεγχυματικά, νευρικά και κύτταρα αίματος. Αυτός ο διαχωρισμός διαφέρει από τον κλασικό διαχωρισμό των κυττάρων βάσει των μορφολογικών χαρακτηριστικών τους και της θέσης τους. Στοιχεία από πειράματα γονιδιακής έκφρασης ευρέως κλίμακας υποδεικνύουν ότι σημαντικό μέρος των διαδικασιών που σχετίζονται με την έκφραση των γονιδίων σχετίζονται με τη θέση τους στο γονιδίωμα, τόσο στη γραμμική διάσταση όσο και στον τρισδιάστατο χώρο. Έτσι υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη ενσωμάτωσης αυτής της χωροταξικής πληροφορίας στη μελέτη και ανάλυση βιολογικών διεργασιών και γονιδιακής έκφρασης. Χρησιμοποιώντας δεδομένα γονιδιακής έκφρασης από 106 δείγματα ανθρώπινων κυττάρων από διάφορους ιστούς και 4 βασικούς κυτταρικούς τύπους (μεσεγχυματικά, ενδοθηλιακά, επιθηλιακά και μελανοκύτταρα) προσπαθήσαμε να διερευνήσουμε κατά πόσο τα μεταγραφικά προφίλ των δειγμάτων μπορούν να αναλυθούν με όρους ομοιοτήτων γονιδιακής έκφρασης, λειτουργικού εμπλουτισμού, αλληλοεπικάλυψης περιοχών εστιακής απορρύθμισης και συμμετοχής γονιδίων σε κοινά μονοπάτια ρυθμιστικών αλληλεπιδράσεων με τρόπο που να αντανακλά την προέλευσή τους σε επίπεδο κυτταρικού τύπου. Εντοπίσαμε στοιχεία που υποδεικνύουν ένα βασικό ρόλο των υπερεκφραζόμενων γονιδίων μεταγραφικών παραγόντων στον προσδιορισμό της κυτταρικής ταυτότητας όλων των κυτταρικών τύπων. Αυτό αντανακλάται και σε επίπεδο λειτουργικού εμπλουτισμού και σε επίπεδο συμμετοχής σε μονοπάτια ρυθμιστικών αλληλεπιδράσεων με εξαίρεση την περίπτωση των επιθηλιακών κυττάρων, τα οποία λογω της ποικιλομορφίας τους θα πρέπει να εξεταστούν πιο ενδελεχώς. Η ανάλυση σε επίπεδο χωροταξίας με τη μελέτη κοινών περιοχών εστιακής απορρύθμισης δεν παρείχε στην προκειμένη εργασία ιδιαίτερη πληροφορία σε σχέση με την κυτταρική ταυτότητα και ίσως να απαιτούνται περισσότερες πληροφορίες για τη μελέτη χωροταξικών προτιμήσεων στη γονιδιακή έκφραση μεταξύ διαφορετικών κυτταρικών τύπων.
    • The study of the cells of the human body at a molecular level is fundamental for the systematic study and understanding of the physiology of the human organism, its homeostatic potential and the pathophysiology of its function disorders. Most human cells, regardless of the tissue of origin seem to share limited transcriptional programs, which define 5 basic cell types: epithelial, endothelial, mesenchymal, nervous and blood cells. This classification differs from the traditional classification of cells based on their morphological characteristics and location. Evidence from genome-wide gene expression experiments suggests that a significant part of the processes associated with gene expression are related to their position in the genome, both in linear dimension and in three-dimensional space. Thus, there is a growing need to integrate this spatial information into the study and analysis of biological processes and gene expression. Using gene expression data from 106 samples of human cells from various tissues and 4 major cell types (mesenchymal, endothelial, epithelial and melanocytes) we tried to investigate whether the transcriptional profiles of the samples can be analyzed in terms of gene expression similarities, functional enrichment, overlapping of domains of focal deregulation and gene involvement in common pathways of regulatory interactions, in a way that can reflect their cellular identity. We found evidence suggesting a key role of overexpressed genes of transcriptional factors in determining the cellular identity of all cell types. This is reflected both in terms of functional enrichment and at the level of participation in pathways of regulatory interactions with the exception of epithelial cells, which probably due to their heterogenity should be examined more thoroughly. The analysis at a spatial level with the study of common domains of focal deregulation did not provide us with much information regarding cellular identity and more information may be needed to study spatial preferences in gene expression between different cell types.
  15. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.