Authors:	Brunck, Sarah
Title:	Genomanalyse von Prodiamesa olivacea
Online publication date:	6-Oct-2016
Year of first publication:	2016
Language:	german
Abstract:	In this work, with the help of high-throughput sequencing, a partial analysis of the ~113 Mb-sized Prodiames olivacea genome was achieved. About ~74Mb (~ 14000 genes) could be covered in the process. Aside from highly and moderately repetitive DNA sequences such as satellite-DNA and histone- or hemoglobin genes, homologous genes from the sex determination cascade of Drosophila melanogaster were analyzed. Only one of the genes, the gene doublesex (dsx), has a probable role in the sex determination process. The in-frame-intron of the dsx-homologous gene represents a special case. This intron which has been identified as mosquito-specific, has also been found in P. olivacea and Chironomus -species. After analyzing the splice acceptor- and donor-sites, a splicing mechanism of dsx in P. olivacea as well as Anopheles gambiae is most probable. Additionally, an orthologous dsx-gene could be identified in P. olivacea. Previously, this could only be achieved for the three species of mosquito, as well as in some sub-species such as Chironomus. Since a Southern-analysis found no duplication for the gene fs(1)K10-like in P. olivacea male, as <was the case for male C. thummi/piger/luridus, a participation of homologous genes from the sex determining region of C. thummi in P. olivacea in sex determination is rather unlikely. Via the localization of 20 contigs in P. olivacea and 18 contigs in C. thummi/piger, a mapping of the chromosome arms 1L = F‘, 1R = D‘ and 2R = B‘ in P. olivacea could be achieved. In der vorliegenden Arbeit wurde mittels NGS-Sequenzierungen von P. olivacea-DNA bzw. RNA eine partielle Analyse des ~113 Mb großem P. olivacea-Genoms durch geführt. Das hier sequenzierte Genom deckt davon ~74 Mb ab und umfasst ~14.000 Gene. Der Anteil an hochrepetitiver Sat-DNA kann grob auf 3 % geschätzt werden. Die Sat-DNA umfasst eine 168 bp-lange Sequenz mit 64 % AT-Gehalt, welche überwiegend oder auch vollständig mit ~14.000 Kopien in den Zentromerregionen der Chromosomen lokalisiert ist. Es konnten 10 intronhaltige Hämoglobin-Gene an drei chromosomalen Loci identifiziert werden Nach Analyse der abgeleiteten AS-Sequenz, der Einteilung der Helices A bis H und der möglichen 3D-Struktur wird angenommen, dass fünf der zehn abgeleiteten Hämoglobinproteine eine Rolle im Sauerstofftransport/-speicherung spielen. Allerdings trägt keins der Polypeptide am N-Terminus das 16-AS-lange Signalpepitd, welches die Sekretion des Hämoglobins aus den Hämoglobin-synthetisierenden “Fettzellen“ ermöglichen könnte. Die AS-Sequenz-Analyse ergab weiter, dass es sich bei den P. olivacea-Hämoglobinen um Monomere handeln muss. Vier der sechs in P. olivacea-Hämoglobinen vorkommenden Intronpositionen stimmen nicht mit den aus anderen Dipteren zuvor identifizierten Positionen überein und unterstützen somit die Hypothese von Intronintegrationsereignissen. Die identifizierten Histon-Cluster-Gene zeigen wie erwartet hochkonservierte Organisation und Sequenzen. Daneben konnten zwei Orphon-H3-Varianten identifiziert werden, jedoch keine Orphon-H1-Variante wie in C. thummi. Die Orphon-H3-Variante 1 zeigt große Übereinstimmung zur in D. melanogaster identifizierten H3.3-Variante, wogegen für die H3-Variante 2 eine homologe Variante in C. thummi identifiziert werden konnte. Die Analyse von homologen Genen aus der Geschlechtsbestimmungskaskade aus D. melanogaster ergab für 13 von 17 Genen (inklu. Sxl und tra-2) homologe Gene in P. olivacea. Dabei ist nur für das Gen dsx eine Rolle in der Geschlechtsbestimmung wahrscheinlich. Dies wird durch die larvalen Transkriptom-Daten von P. olivacea-Weibchen bzw. –Männchen unterstützt. Darüber hinaus konnte ein orthologes dsx-Gen in P. olivacea identifiziert werden. Dies erfolgte bereits für die Moskito-Arten A. aegypti, A. gambiae und C. quinquefasciatus sowie in Chironomus (thummi, piger, luridus, annularius). Eine weitere Besonderheit stellt ein in-frame-Intron des dsx-Homologen dar, welches zuvor als Moskito-spezifisch identifiziert wurde. Dies ist ebenfalls in P. olivacea und C. thummi/piger zu finden. Nach der Analyse der Spleiß-Akzeptor und -Donorstellen ist ein Spleißmechanismus von dsx in P. olivacea wie in A. gambiae am wahrscheinlichsten. Für die homologen Gene aus der SDR von C. thummi konnten 10 Homologe identifiziert werden. Eine Southern-Analyse ergab für das Gen fs(1)K10-like keine Duplikation in P. olivacea-Männchen wie es in C. thummi/piger/luridus-Männchen der Fall ist. Somit ist eine Beteiligung der homologen Gene aus der SDR von C. thummi in P. olivacea an der Geschlechtsbestimmung eher unwahrscheinlich. Über die Lokalisation von 20 Genen bzw. Contigs in P. olivacea und 18 Genen/Contigs in C. thummi/piger konnte eine Kartierung der P. olivacea-Chromosomenarme 1L = F‘, 1R = D‘ und 2R = B‘ erreicht werden.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1029
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000007070
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	vii, 155 Blätter
Appears in collections:	JGU-Publikationen