16 (Gene expression in allopolyploids) Flashcards
Gene copy silencing in Allopolyploiden
Transkripte zu diploiden reduzieren, aber nicht haplomweit -> Gen- u. Gewebespezifisch
Gewebespezifität
bevorzugte Expression von alburnoides und stummschalten von pyrenaicus
Genspezifisches silencing
Expression abhängig von genom. Kontext
Expression in Leber: PA
Expression in Gonaden: A
Vät. genom nie allein exprimiert -> muss mindestens diploid expr. werden
welche Genexpressionsphänomene gibt es in Allopolyploiden Pflanzen?
1) Expression level dominance (ELD)
2) Homoelog Expression bias
3) differential expression classes
4) Gewebsspezifische Transkriptionale Variation
5) verschiedene Spleißvarianten
6) unterschiedliche Expression von Homoelogen in variabler Umwelt
in polyploiden Pflanzen: Expression level dominance (ELD)
- Die Expressionsraten von Genen sind schon in den Eltern unterschiedlich
- das Expressionslevel des einen Elternteils bestimmt die Expressionsrate im Nachkommen (Hybrid)
- > das Expressionslevel der Gene fällt nicht gleich aus, sondern die Gene eines Elternteiles dominieren
- im Hybrid wird dann dieses Elternteil „wiedergespiegelt“
- > die Expressionsraten werden mitvererbt
in Polyploiden Pflanzen: Homoelog Expression bias
- Eltern haben gleiches Expressionslevel des Genes, aber im Hybriden ist eins stärker, eins schwächer exprimiert
- wenn der Anteil der Expression von zwei Homöologen in einem allopolyploiden ungleich ist
Homeologe Gene
Homeolog: sind Paare von Genen, die durch Speziation entstanden und durch Allopolyploidisierung im selben Genom wieder zusammengebracht wurden
in Polyploiden Pflanzen: differential expression: additivity (to maternal or paternal), transgressive down- or up-regulation
- Es gibt 12 Klassen von diferentieller Expression
- Die Gene können im Hybriden stärker, schwächer, gleich oder additiv (beide vermischen sich) exprimiert werden als in den Eltern
- Klasse 1/12: additiv
- Klasse 2/11: ELD wird vom Vater übernommen
- Klasse 4/9: ELD wird von Mutter überkommen
- Klasse 3/7/10: werden runterreguliert
- Klassen 5/6/8: werden hochreguliert
in Polyploiden Pflanzen: Gewebsspezifische Transkriptionale Variation
- Die Expression von Homöologen ist Gewebsspezifisch
- in jedem Gewebe kann ein anderes aktiv oder stumm sein
in Polyploiden Pflanzen: verschiedene Spleißvariationen der Homöologen
- Ist eine spezielle Form des alternativen Spleißens
- Diese kann in jedem Nachkommen derselben Kreuzung unterschiedlich sein u. auch unterschiedlich zu den Eltern
- nutzen unterschiedlich viele Exons
in Polyploiden Pflanzen: unterschiedliche Allelexpression in variabler Umwelt
- Ist eine besondere Form der „homoelog expressions bias“
- Unter einer unterschiedlichen Umwelteinflüssen (Stress, Temperatur etc.) könnte es unterschiedliche Expression der elterlichen Genkopien geben
welche Chromosomalen Expressionskontroll Mechanismen gibt es in Polyploiden Pflanzen?
- Dosage Effekt (wenn Vater u. Mutter gleiches Allel: im polyploiden Hybriden doppelte Expressionsmenge)
- Heterozygosität (zwei verschiedene Allele können gleichzeitig exprimiert werden)
- Diversification: mutationsbedingte Unterschiede
- Konversion (ein Allel wird in ein anderes umgewandelt, vlt sogagr in das gleiche der anderen Elternart)
- Chromosomale Umstrukturierung (oft durch Crossing over)
- Aktivierung von Transposons
- Chromatin Umstrukturierung
- Methylierung (z.B: anderes Spleißen)
- DNA Verlust (Deletion eines Allels nach Hybridisierung)
- horizontaler/lateraler Gentransfer
Polyploide Genexpression in Tieren
In polyploiden Pflanzen haben mehrere Studien gezeigt, dass die Ploidieerhöhung große, aber variable Konsequenzen für die Genexpression haben kann, die von Gen-für-Gen-Veränderungen bis hin zu vollständig stillgelegten Genomen reicht. Im Gegensatz dazu bleiben tierische Polyploiden weitgehend uncharakterisiert. Dementsprechend wird nicht verstanden, wie Tiere auf polyploidische Ereignisse reagieren und mit ihnen umgehen.
Polyploidie in Tieren: Beispiel Squalius alburnoides
- Fisch Komplex mit 3 Polydie Leveln (2n,3n,4n)
- können 4 verschiedene Genomkomponenten besitzen (A,C,Q,P)
- nutzen Genkopie Silencing u. variable Expression von Allelen
- Silencing/Dosage Kompensation: egal welches Ploidy Level vorliegt: das Genom wird Gewebsspezifisch unterschiedlich auf ein diploides (2n) Level gesilenced (ein oder zwei Genome werden komplett gesilenced)
- das Silencing findet also NICHT Haplom weit statt, ist von Gewebe und Gen unterschiedlich
Beispiel: Trihybrid Ambystoma Salamander: werden alle 3 Genome gleich stark exprimiert?
- trihybrider Hybrid Salamander, besitzt 3 verschiedene Genome (Trihybrid)
- 70% der Gene: balanced Expression (alle 3 Genome werden im Subgenom gleich exprimiert)
- 30% der Gene: ungleiche Homöologe Expression (die Homöologen der 3 Chromosomensets werden unterschiedlich stark exprimiert), ist wichtig für funktionelle Pathways
- dass 70% der Gene balanciert exprimiert werden ist ein großer Unterschied zu Pflanzen (dort: unterschiedliche Expession häufig)
