aalto1 untyped-item.component.html
Identification of functional enhancer-promoter interactions in the canine brain
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
69
Series
Abstract
The genetic basis of canine behaviour and domestication remains largely unresolved, although some behavioural differences are likely to be influenced by changes in gene regulation. Enhancers and promoters are key regulatory elements in the genome and form selective functional pairs across large genomic distances. Understanding these interactions is essential for uncovering regulation of specific genes and assessing possible changes in the expression regulation. Chromosome conformation capture techniques, such as Hi-C and its derivatives, provide data on spatial genomic contacts and enable the annotation of 3D genomic structures, providing insight about potentially functional interactions in the genome.
This thesis investigates analysis methods for Hi-C-type data, and processes Omni-C data from dog and wolf brain tissue. The major 3D genomic structures - compartments and topologically associated domains (TADs) - are annotated, and significant chromatin interactions are identified.
These results are integrated with RNA-expression data to detect putative enhancer-promoter interactions. A more comprehensive view of the potential interactions is acquired using annotated enhancers and promoters, and a more robust set of potentially functional enhancer-promoter pairs is identified by combining 3D contact information with results of a co-expression analysis. Several of the identified interactions overlap with genomic regions previously associated with behavioural traits in dogs.
These results offer a novel insight into 3D genome organization in the canine brain and enable incorporating chromosome conformation data into future research on the canine genome. Identification of enhancer-promoter interactions contributes to understanding the regulatory pathways in the genome of the canine brain underlying behaviour and domestication.
Koiran käyttäytymisen ja kesyyntymisen geneettinen tausta on edelleen suurelta osin selvittämättä, vaikka todennäköisesti joidenkin erojen taustalla on muutoksia geenien säätelyssä. Tehostajat ja promoottorit ovat keskeisiä perimän säätelyelementtejä, jotka muodostavat toiminnallisia pareja pitkien genomisten etäisyyksien päästä. Näiden vuorovaikutusten ymmärtäminen on keskeistä geenien säätelyn ja erilaisen ilmenemisen ymmärtämiseksi. Kromosomi-konformaatiomenetelmät, kuten Hi-C ja sen johdannaiset, tarjoavat tietoa avaruudellisista kontakteista genomissa ja mahdollistavat genomin 3D-rakenteiden ja merkittävien kontaktien selvittämisen.
Tässä työssä perehdytään Hi-C-tyyppisen datan analysointimenetelmiin, ja analysoidaan Omni-C-dataa koiran ja suden aivokudoksista. Tärkeimmät 3D-rakenteet – osastot ja topologisesti assosioituvat alueet – sekä merkittävimmät kromatiini-interaktiot genomista tunnistetaan.
Tulokset yhdistetään RNA-ekspressiodataan mahdollisten tehostaja-promoottori-interaktioiden selvittämiseksi. Tunnistettujen tehostaja- ja promoottorialueiden avulla saadaan kattavampi kuva mahdollisista vuorovaikutuksista, ja yhdistämällä 3D-kontaktidata tehostajien ja promoottorien yhteisekspressiodataan tunnistetaan pienempi määrä suuremmalla todennäköisyydellä toiminnallisia pareja. Useat näistä toiminnallisista pareista sijaitsevat genomialueilla, jotka on aiemmin yhdistetty erilaisiin käyttäytymispiirteisiin koirilla.
Tämä työ tarjoaa uutta tietoa genomin 3D-järjestäytymisestä koiran ja suden aivoissa, ja mahdollistaa kromosomi-konformaatiodatan hyödyntämisen tulevassa koiran genomin tutkimuksessa. Tehostaja-promoottoriparien tunnistaminen edistää käyttäytymisen ja kesyyntymisen taustalla olevien genomin säätelyverkostojen ymmärtämistä koiran ja suden aivoissa.
Description
Supervisor
Lähdesmäki, HarriThesis advisor
Salokorpi, NooraLohi, Hannes