Vai ai contenuti. | Spostati sulla navigazione | Spostati sulla ricerca | Vai al menu | Contatti | Accessibilità

| Crea un account

Campagna, Davide (2013) Gene expression study in the non-model organism Botryllus schlosseri through SOLiD RNA-seqs. [Tesi di dottorato]

Full text disponibile come:

[img]
Anteprima
Documento PDF (Tesi di dottorato) - Versione sottomessa
1418Kb

Abstract (inglese)

Botryllus schlosseri is a colonial ascidian widespread in temperate, shallow seas of the world. The organism is widely used for the study, in an evolutionary perspective, of a variety of biological processes ranging from sexual and asexual reproduction to regeneration, allorecognition and immune responses. However, despite its importance as model organism, no sequenced genome is available today. We undertook the analysis of the transcriptome of B. schlosseri in various colonial developmental phases and during tunic regeneration. The asexual reproduction by continuous palleal budding and the vascular system regeneration were the target of our RNA-seq experiments. In the first experiment, 3 different phases of the colonial blastogenetic cycle were considered: the mid-cycle, where colonies are metabolically very active; a phase immediately before the generation change (take-over), where colonies are getting ready to the generation change, and the take-over phase where adult zooids die and are replaced by buds which reach adulthood. Total RNA was extracted from various colonies for each of considered experimental condition. In the second experiment, the tunic of some colonies was cut and let to regenerate for 2 days. After tunic regeneration, total RNA was extracted. cDNA libraries were built according to SOLiD protocols and they were sequenced using SOLiD 4 and SOLID 5500 sequencers.
In the absence of a reference genome, the gene expression analysis requires a de novo assembly of RNA-seq experiments. In this thesis a method to assemble RNAseq reads produced by SOLiD sequencers is described for the first time. The analysis of simulated data allowed us to improves the overall method.
Gene expression data and gene annotation have been stored in a database and they can be managed in a compact structure which is directly and quickly accessed by a developed Web interface. The Web interface makes possible the analysis of many experimental conditions and their comparison, to highlight expression differences, through a common Web browser. Many thousands of differentially expressed transcripts were found and some of these are involved in natural apoptosis. This biological process was described in details using morphological studies: during take-over, tissues of adult zooids undergo apoptosis and zooids are replaced by primary buds that grow to become the new adult generation.

Abstract (italiano)

Botryllus schlosseri è un ascidia coloniale diffusa in tutti i mari temperati del mondo. L’organismo è oggi ampiamente usato per lo studio, in prospettiva evolutiva, di un’ampia varietà di processi biologici che vanno dalla riproduzione sessuale e asessuale alla rigenerazione, all’alloriconosciemnto e alle risposte immunitarie. Tuttavia, nonostante la sua importanza come organismo modello, non è, a tutt’oggi, disponibile il genoma sequenziato. Abbiamo intrapreso uno studio del trascrittoma di B. schlosseri in diverse fasi di sviluppo coloniale e durante la rigenerazione della tunica. La riproduzione asessuale mediante gemmazione palleale e la rigenerazione del sistema vascolare sono stati i bersagli dei nostri esperimenti di RNA-seq. Nel primo esperimento, 3 diverse fasi del ciclo blastogenetico coloniale sono state prese in considerazione: il “mid-cycle”, quando le colonie sono molto attive metabolicamente; una fase immediatamente precedente il cambio di generazione (take-over), quando le colonie si stanno preparando al cambio di generazione, e la fase di “take-over”, quando gli zoidi adulti muoiono e vengono sostituiti dalle gemme che diventano funzionalmente mature. L’RNA totale è stato estratto da diverse colonie in ciascuna delle condizioni sperimentali considerate. Nel secondo esperimento, la tunica di alcune colonie è stata asportata marginalmente e lasciata rigenerare per 2 giorni. Dopo la rigenerazione, l’RNA totale è stato estratto. Librerie di cDNA sono state ottenute seguendo i protocolli SOLiD e sono state sequenziate usando sequenziatori SOLiD 4 e SOLID 5500.
In mancanza di un genoma di riferimento è stato necessario produrre un assemblaggio del trascrittoma. In questa tesi viene descritto il primo metodo per assemblare dati di esperimenti RNA-seq adattato alla tecnologia di sequenziamento SOLiD. Le analisi condotte sui dati simulati hanno permesso di ottimizzare il metodo e minimizzare l'effetto delle isoforme di trascritti sulla qualità dell'assemblaggio.
I dati di espressione e di annotazione genica sono stati archiviati in un database ad accesso rapido e gestiti in una struttura compatta direttamente accessibile tramite un'interfaccia Web. Attraverso l'uso di un comune Web browser, è possibile analizzare le diverse condizioni sperimentali e comparare i risultati ottenuti. I risultati hanno rivelato molte migliaia di trascritti differenzialmente espressi dei quali alcuni sono coinvolti nell'apoptosi naturale. Questo processo biologico è stato descritto a livello morfologico: durante il take-over, i tessuti degli zoidi vanno in apoptosi e questi ultimi sono sostituiti dalle gemme primarie che divengono il nuovo stadio adulto.

Statistiche Download - Aggiungi a RefWorks
Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Ballarin, Loriano - Valle, Giorgio
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 25 > Scuole 25 > BIOSCIENZE E BIOTECNOLOGIE > BIOLOGIA EVOLUZIONISTICA
Data di deposito della tesi:29 Gennaio 2013
Anno di Pubblicazione:28 Gennaio 2013
Parole chiave (italiano / inglese):Botryllus schlosseri Blastogenetic cycle SOLiD sequencing de novo transcriptome assembly RNA-seq
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 05 - Scienze biologiche > BIO/11 Biologia molecolare
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Biologia
Codice ID:5553
Depositato il:22 Ott 2013 10:12
Simple Metadata
Full Metadata
EndNote Format

Bibliografia

I riferimenti della bibliografia possono essere cercati con Cerca la citazione di AIRE, copiando il titolo dell'articolo (o del libro) e la rivista (se presente) nei campi appositi di "Cerca la Citazione di AIRE".
Le url contenute in alcuni riferimenti sono raggiungibili cliccando sul link alla fine della citazione (Vai!) e tramite Google (Ricerca con Google). Il risultato dipende dalla formattazione della citazione.

Anderson R. Cellular responses to foreign bodies in the tunicate Molgula manhattensis (DeKay). Biol. Bull. 141:91–98. 1971 Cerca con Google

Altschul S, Gish W, Miller W, Myers E, Lipman D. “Basic local alignment search tool.” J. Mol. Biol. 215:403-410 ,1990. Cerca con Google

Ballarin L, Cima F, Sabbadin A. Histoenzymatic staining and characterization of the colonial ascidian Botryllus schlosseri hemocytes. Boll. Zool. 60: 19-24. 1993. Cerca con Google

Ballarin L, Cima F, Sabbadin A. Phagocytosis in the colonial ascidian Botryllus schlosseri. Dev. Comp. Immunol. 18:467–481, 1994 Cerca con Google

Ballarin L, Cima F, Sabbadin A. Morula cells and histocompatibility in the colonial ascidian Botryllus schlosseri. Zool. Sci. 12:757–764, 1995. Cerca con Google

Ballarin L, Cima F, Sabbadin A. Phenoloxidase and cytotoxicity in the compound ascidian Botryllus schlosseri .Dev. Comp. Immunol. 22: 479-492, 1998. Cerca con Google

Ballarin L, Tonello C, Sabbadin A. Humoral opsonin from the colonial ascidian Botryllus schlosseri as a member of the galectin family. Mar. Biol. 136: 813-822, 2000. Cerca con Google

Ballarin L, Cima F, Floreani M, Sabbadin A. Oxidative stress induces cytotoxicity during rejection reaction in the compound ascidian Botryllus schlosseri. Comp. Biochem Physiol. 133C: 411-418, 2002 Cerca con Google

Ballarin L, Scanferla M, Cima F, Sabbadin A. Phagocyte spreading and phagocytosis in the compound ascidian Botryllus schlosseri: evidence for an integrin-like, RGD-dependent recognition mechanism. Dev. Comp. Immunol. 26: 39-48, 2002. Cerca con Google

Ballarin L, Cima F. Cytochemical properties of Botryllus schlosseri haemocytes: indications for morpho-functional characterisation. Eur. J. Histochem. 49: 255-264, 2005. Cerca con Google

Ballarin L, Cima F. Apoptosis and recognition of apoptotic cells in colonial ascidians. Caryologia 59: 354-357, 2006. Cerca con Google

Ballarin L, Schiavon F, Manni L. Natural apoptosis during the blastogenetic cycle of the colonial ascidian Botryllus schlosseri: a morphological analysis. Zool Sci 27: 96-102, 2010. Cerca con Google

Birol I, Jackman SD, Nielsen CB, Qian JQ, Varhol R, Stazyk G, Morin RD, Zhao Y, Hirst M, Schein JE, Horsman DE, Connors JM, Gascoyne RD, Marra MA, Jones SJM. De novo transcriptome assembly with AbySS. Bioinformatics 25: 2872-2877, 2009. Cerca con Google

Bialik S, Kimchi A. The death-associated protein kinases: structure, function, and beyond. Annu Rev Biochem. 75:189-210, 2006 Cerca con Google

Boetzer M, Henkel CV, Jansen HJ, Butler D, Pirovano W. Scaffolding pre-assembled contigs using SSPACE. Bioinformatics 27: 578-579, 2011 Cerca con Google

Burighel P, Cloney A. Urochordata: Ascidiacea. In F.W. Harridon (Ed.): Microscopic Anatomy of Invertebrates. Wiley-Liss. Vol 15, pp. 221-247, 1997. Cerca con Google

Burighel P, Schiavinato A. Degenerative regression of the digestive tract in the colonial ascidian Botryllus schlosseri (Pallas). Cell Tissue Res. 235: 309-318, 1984 Cerca con Google

Cammarata M, Arizza V, Parrinello N, Candore G, Caruso C. Phenoloxidase dependent cytotoxic mechanism in ascidian (Styela plicata) hemocytes against erythrocyte and K562 tumor cells. Eur. J. Cell. Biol. 74: 302–307, 1997 Cerca con Google

Campagna D, Albiero A, Bilardi A, Caniato E, Forcato C, Manavski S, Vitulo N, Valle G. PASS: a program to align short sequences. Bioinformatics 25: 967-968, 2009 Cerca con Google

Cima F, Perin A, Burighel P, Ballarin L. Morpho- functional characterisation of haemocytes of the compound ascidian Botrylloides leachi (Tunicata, Ascidiacea). Acta Zool. 82: 261-274, 2001. Cerca con Google

Cima F, Basso G, Ballarin L. Apoptosis and phosphatidylserine-mediated recognition during the take-over phase of the colonial life-cycle in the ascidian Botryllus schlosseri. Cell Tissue Res. 312: 369-376, 2003. Cerca con Google

Cima F, Sabbadin A, Ballarin L. Cellular aspects of allorecognition in the compound ascidian Botryllus schlosseri. Dev. Comp. Immunol. 28: 881-889, 2004. Cerca con Google

Chan PP, Lowe TM. GtRNAdb: A database of transfer RNA genes detected in genomic sequence. Nucl. Acids Res. 37: D93-D97, 2009. Cerca con Google

Chen Q, Yan C, Yan Q, Feng L, Chen J, Qian K. The novel MGC13096 protein is correlated with proliferation. Cell Biochem. Funct. 26:141-145, 2008. Cerca con Google

Cochrane GR, Galperin MY. “The 2010 Nucleic Acids Research Database Issue and online Database Collection: a community of data resources” (in eng). Nucleic Acids Res. 38: D1-4, 2010. Cerca con Google

Cole JR, Chai B, Farris RJ, Wang Q, Kulam-Syed-Mohideen AS, McGarrell DM, Bandela AM, Cardenas E, Garrity GM, Tiedje JM. The ribosomal database project (RDP-II): introducing myRDP space and quality controlled public data. Nucleic Acids Res. 35: D169-D172, 2007. Cerca con Google

Conesa A, Götz S, García-Gómez JM, Terol J, Talón M, Robles M. Blast2go: a universal tool for annotation, visualization and analysis in functional genomics research. Bioinformatics 21: 3674–3676, 2005. Cerca con Google

Endo T, Ueno K, Yonezawa K, Mineta K, Hotta K, Satou Y, Yamada L, Ogasawara M, Takahashi H, Nakajima A, Nakachi M, Nomura M, Yaguchi J, Sasakura Y, Yamasaki C, Sera M, Yoshizawa AC, Imanishi T, Taniguchi H, Inaba K. CIPRO 2.5: Ciona intestinalis protein database, a unique integrated repository of large-scale omics data, bioinformatic analyses and curated annotation, with user rating and reviewing functionality. Nucleic Acids Res. 39: D807-814, 2011. Cerca con Google

Falgueras J, Lara A, Fernández-Pozo N, Cantón F, Pérez-Trabado G, Claros M. SeqTrim: a high-throughput pipeline for pre-processing any type of sequence read. BMC Bioinformatics 11:38, 2010. Cerca con Google

Futterer A, Campanero MR, Leonardo E, Criado LM, Flores JM, Hernandez JM, San Miguel JF, Martinez-A C. Dido gene expression alterations are implicated in the induction of hematological myeloid neoplasms. J. Clin. Invest. 115:2351-2362, 2005. Cerca con Google

Goodbody I. The physiology of ascidians. Adv. Mar. Biol. 12: 1-149, 1974. Cerca con Google

Hirose E, 2003. Colonial allorecognition, hemolytic rejection, and viviparity in botryllid ascidians. Zool. Sci. 20: 387–394, 2003. Cerca con Google

Hunter S, Jones P, Mitchell A, Apweiler R, Attwood TK, Bateman A, Bernard T, Binns D. InterPro in 2011: New developments in the family and domain prediction database. Nucleic Acids Research 40: D306–D312. 2011. Cerca con Google

Huang X, Madan A. CAP3: A DNA Sequence Assembly Program. Genome Res., 9: 868–877, 1999. Cerca con Google

Joza N, Pospisilik JA, Hangen E, Hanada T, Modjtahedi N, Penninger JM, Kroemer G. AIF: not just an apoptosis-inducing factor. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1171: 2–11, 2009. Cerca con Google

Candé C, Cohen I, Daugas E, Ravagnan L, Larochette N, Zamzami N, Kroemer G. Apoptosis-inducing factor (AIF): a novel caspase-independent death effector released from mitochondria. Biochimie 84 (2–3): 215–22, 2002. Cerca con Google

Kim JW, Cho HS, Kim JH, Hur SY, Kim TE, Lee JM, Kim IK, Namkoong SE. AAC-11 overexpression induces invasion and protects cervical cancer cells from apoptosis. Lab. Invest. 80: 587-594, 2000. Cerca con Google

Laird DJ, Chang WT, Weissman IL, Lauzon RJ, Identification of a novel gene involved in asexual organogenesis in the budding ascidian Botryllus schlosseri. Dev Dyn 234: 997-1005, 2005. Cerca con Google

Lauzon RJ, Ishizuka KJ, Weissman IL. Cyclical, developmentally-regulated death phenomenon in a colonial urochordate. Dev. Dyn. 194: 71-83, 1992. Cerca con Google

Lauzon RJ, Patton CW, Weissman IL. A morphological and immunohistochemical study of programmed cell death in Botryllus schlosseri (Tunicata, Ascidiacea). Cell Tissue Res. 272: 115-127, 1993. Cerca con Google

Lauzon RJ, Shizuka KJ, Weissman IL. Cyclical generation and degeneration of organs in a colonial urochordate involves crosstalk between old and new: a model for development and regeneration. Dev. Biol. 249: 333-348, 2002. Cerca con Google

Li W, Godzik A. Cd-hit: a fast program for clustering and comparing large sets of protein or nucleotide sequences. Bioinformatics 22: 1658-1659, 2006. Cerca con Google

Manni L, Zaniolo G, Cima F, Burighel P, Ballarin L. Botryllus schlosseri: a model ascidian for the study of asexual reproduction. Dev. Dyn. 236: 335-352, 2007. Cerca con Google

Mckernan K, Blanchard A, Kotler L, Costa G. Reagents,Methods and Libraries for Bead-Based Sequencing. United States Patent 8329404, 2012. Cerca con Google

Milanesi C, Burighel P. Blood cell ultrastructure of the ascidian Botryllus schlosseri. Hemoblast, granulocytes, macrophage, morula cell and nephrocyte. Acta Zool. 59: 135-147, 1978. Cerca con Google

Millar RH, Goodbody I. New species of ascidians from the West Indies. Studies on the fauna of Curacao and other Caribbean islands 45: 142-161, 1974 Cerca con Google

Morris EJ, Michaud WA, Ji JY, Moon NS, Rocco JW, Dyson NJ. Functional identification of Api5 as a suppressor of E2F-dependent apoptosis in vivo. PLoS Genet. 2: E196-E196, 2006. Cerca con Google

Parrinello N. Cytotoxic activity of tunicate hemocytes. In “Invertebrate Immunology”, B. Rinkevich and W. E. G. Müller eds, Springer-Verlag, Berlin. pp. 190–217, 1996. Cerca con Google

Pruitt K, Tatusova T, Maglott D. NCBI reference sequences (RefSeq): a curated non-redundant sequence database of genomes, transcripts and proteins. Nucleic Acids Res. 35: D61–D65, 2007. Cerca con Google

Rigou P, Piddubnyak V, Faye A, Rain JC, Michel L, Calvo F, Poyet JL. The antiapoptotic protein AAC-11 interacts with and regulates Acinus-mediated DNA fragmentation. EMBO J. 28: 1576-1588, 2009. Cerca con Google

Rinkevich B, Tartakover S, Gershon H. Contribution of morula cells to allogeneic responses in the colonial urochordate Botryllus schlosseri. Mar. Biol. 131: 227-236, 1998. Cerca con Google

Rowley AF, Rhodes CP, Ratcliffe NA. Protochordate leucocytes: a review. Zool. J. Linn. Soc. (London) 80: 283-295, 1984. Cerca con Google

Sabbadin A. Osservazioni sullo sviluppo, l'accrescimento e la riproduzione di Botryllus schlosseri (Pallas), in condizioni di laboratorio. Boll Zool 22:243 – 263, 1955. Cerca con Google

Sabbadin A. Il ciclo biologico di Botryllus schlosseri (Pallas) [Ascidiacea] nella laguna di Venezia. Arch. Oceanogr. Limnol. 10: 219-231, 1955. Cerca con Google

Sabbadin A. Effetti dell’estirpazione delle gemme sulla durata del ciclo vitale in Botryllus schlosseri (Pallas). Boll. Zool. 23: 331-342, 1956. Cerca con Google

Sabbadin A. Ulteriori osservazioni sull'allevamento e sulla biologia dei Botrilli in condizioni di laboratorio. Arch Oceanogr Limnol 12:97-107, 1960. Cerca con Google

Sabbadin A, Tontodonati A. Nitrogenous excretion in the compound ascidians Botryllus schlosseri (Pallas) and Botrylloides leachi (Savigny). Monit. Zool. Ital. 1: 185-190, 1967. Cerca con Google

Sabbadin A, Zaniolo G, Majone F. Determination of polarity and bilateral asimmetry in palleal and vascular buds of the ascidian Botryllus schlosseri. Dev. Biol. 46: 79-87, 1975. Cerca con Google

Sabbadin A, Zaniolo G, Ballarin L. Genetic and cytological aspects of histocompatibility in ascidians. Boll. Zool. 59: 167-173, 1992. Cerca con Google

Schroeder AJ, Chen XH, Xiao Z, Fitzgerald-Hayes M. Genetic evidence for interactions between yeast importin alpha (Srp1p) and its nuclear export receptor, Cse1p. Mol Gen Genet. 261(4-5):788-95, 1999 Cerca con Google

Scofield VL, Nagashima LS. Morphology and genetics of rejection reactions between oozooids from the tunicate Botryllus schlosseri.Biol. Bull. 165:733-744. 1983. Cerca con Google

Simpson JT, Wong K, Jackman SD, Schein JE, Jones SJ, Birol I. AbySS: a parallel assembler for short read sequence data. Genome Res. 19(6): 1117-23, 2009. Cerca con Google

Surget-Groba Y, Montoya-Burgos J. Optimization of de novo transcriptome assembly from next-generation sequencing data . Genome Res. 20: 1432-1440, 2010. Cerca con Google

Smith D, Quinlan A, Peckham H. Rapid whole-genome mutational profiling using next-generation sequencing technologies. Genome Res. 18(10): 1638–1642, 2008. Cerca con Google

Taneda V, Watanabe H. Studies on colony specificity in the compound ascidian, Botryllus primigenus Oka. I. Initiation of “nonfusion” reaction with special reference to blood cells infiltra tion. Dev.Comp.Immunol. 6: 43-52, 1982. Cerca con Google

Tatusov RL, Galperin MY, Natale DA, Koonin EV. The COG database: a tool for genome-scale analysis of protein functions and evolution. Nucleic Acids Res. 28:33–36, 2000. Cerca con Google

Tatusov RL, Natale DA, Garkavtsev IV, Tatusova TA, Shankavaram UT, Rao BS, Kiryutin B, Galperin MY, Fedorova ND, Koonin EV. The COG database: new developments in phylogenetic classification of proteins from complete genomes. Nucleic Acids Res. 29:22–28, 2001. Cerca con Google

Tiozzo S, Christiaen L, Deyts C, Manni L, Joly JS, Burighel P. Embryonic vs. blastogenetic development in the compound ascidian Botryllus schlosseri: insights from Pitx expression patterns. Dev. Dyn. 232: 469-479, 2005. Cerca con Google

Wright RK. Urochordates. In: “Invertebrate Blood Cells”, Ratcliffe NA and Rowley AF, eds, , Vol. 2, Academic Press, New York, London, pp 565-626, 1981. Cerca con Google

Wright RK. Urochordates. In: Ratcliffe NA and Rowley AF (Eds), Invertebrate Blood Cells, Academic Press - New York - London, 2: 565- 626, 1981. Cerca con Google

DR Zerbino, E Birney. Velvet: Algorithms for de novo short read assembly using de Bruijn graphs. Genome Res. 18: 821–829, 2008. Cerca con Google

Zaniolo G, Trentin P. Regeneration of the tunic in the colonial ascidian, Botryllus schlosseri. Acta Embryol. Morphol. Exp. 8: 173-180, 1987. Cerca con Google

Download statistics

Solo per lo Staff dell Archivio: Modifica questo record