The Methylome of the Marbled Crayfish Procambarus virginalis

Cassandra Falckenhayn
2017
Zusammenfassung Die Bedeutung der DNA-Methylierung in Invertebraten scheint unterschiedlich zu der in Säugetieren zu sein und ihre evolutionäre Konservierung innerhalb der Invertebraten ist unklar. Bisher geben nur zwei Studien einen groben Überblick über Krebstiermethylome. Der parthenogene Marmorkrebs weist trotz seiner genetischen Uniformität eine hohe Umweltadaptabilität auf und verfügt aus diesem Grund über die notwendigen Eigenschaften eines Modellorganismus. Das Ziel dieser Arbeit war
more » ... das Methylom des Mamorkrebses auf dem Auflösungsvermögen einzelner Basen mittels Whole-Genome Bisulfite Sequencing zu charakterisieren, um neue Einblicke in die Methylierung in Krebstieren und die evolutionäre Konservierung innerhalb der Invertebraten zu gewinnen. Die Analyse der mitochondrialen DNA von verschiedenen Mamorkrebspopulationen belegt einen gemeinsamen Ursprung und legt die Betrachtung des Mamorkrebses als unabhängige asexuelle Art, Procambarus virginalis, nahe. Aufgrund des großen Genoms von P. virginalis wurde das Transkriptom assembliert. Der Vergleich zu anderen Arten zeigte, dass die erste Version eine gute Qualität hat und ein konserviertes DNA-Methylierungs-System beinhaltet. Die CpG-Depletion in Transkriptsequenzen und die massenspektrometrische Analyse bestätigten eine historische Keimbahn-sowie gegenwärtige DNA-Methylierung in verschiedenen Geweben von P. virginalis. Das Methylom von P. virginalis wies die wichtigsten Merkmale von Tiermethylomen auf, wie z.B. die Genmethylierung. Die Genmethylierung war bimodal verteilt und hatte das typische Muster eines mosaik methyliert Invertebratengenoms. Primär waren die Housekeeping-Gene methyliert mit einer parabolischen Beziehung zu ihrer Expression, was darauf hindeutet, dass die DNA-Methylierung von Housekeeping-Genen ihre Expression feinabstimmt. Die Repeats waren generell hypomethyliert und ihre Methylierung war abhängig von ihrer Position zu den Genen. Der Vergleich der Genmethylierung zwischen Individuen und Geweben wies eine hohe Reproduzierbarkeit der Methylierungsmuster auf, während der Vergleich zwischen P. fallax und P. virginalis eine Genhypomethylierung in P. virginalis aufzeigte. Diese kann jedoch nicht die mittels Massenspektrometrie detektierte globale Hypomethylierung in P. virginalis erklären. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass das P. virginalis Methylom durch gewebsinvariante Housekeeping-Gen-Methylierung gekennzeichnet ist und die bevorzugte Methylierung von Housekeeping-Genen in P. virginalis untermauert einen funktionellen Unterschied zur gewebespezifischen Methylierung in Säugetieren. Mit dieser Arbeit werden neue Einblicke in die evolutionäre Konservierung von Gen-und Repeatmethylierung in Invertebraten, insbesondere Krebstieren ermöglicht.
doi:10.11588/heidok.00022489 fatcat:4czxambne5brbpg7ef22t73s7q