Spliceoszómális iker-intronok (stwintronok) vizsgálata Hypoxylon fonalas gomba genomokban

A tétel rövid nézete
dc.contributor.advisorFekete, Erzsébet
dc.contributor.authorSzabó-Pénzes, Fruzsina
dc.contributor.authorvariantPénzes, Fruzsina
dc.contributor.departmentJuhász-Nagy Pál doktori iskolahu
dc.contributor.submitterdepDebreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biotechnológiai Intézet::Biomérnöki Tanszék
dc.date.accessioned2023-04-14T11:25:57Z
dc.date.available2023-04-14T11:25:57Z
dc.date.created2023
dc.date.defended2023-06-21
dc.description.abstractA stwintronok (spliceoszómális iker-intronok) két spliceoszómális intronból épülnek fel úgy, hogy az egyik intron a másik intron egy konszenzus elemébe (donor, lariat vagy akceptor) van beépülve. A struktúra kivágódása kétlépéses folyamat, ugyanis a külső intron nem tud kivágódni, amíg a belső intron megszakítja. Lipomyces élesztő fajok retukulum fehérjét kódoló génjeiben 3 új típusú stwintront, fedeztünk fel: [D4,5], [D6,7] és [D7,8]. Emellett egy stwintronizációs folyamatot is felfedtünk. Az eredeti intron donorja (vagy egy része) megkettőződhetett, ezzel egy új vágási helyet kialakítva. A DSB mechanizmusnak köszönhetően, amit a cNHEJ folyamat kísér, létre jön egy új 5’ vágási hely, ami a belső intron donorját fogja alkotni. A belső intron 3’ végi konszenzus helyei pedig pontmutációk révén alakulhattak ki. [D1,2] típusú stwintronokra bukkantunk Hypoxylon sp. CO27-5 és közeli rokonjainak ortológ génjeiben. A keresőmodellünket addig alakítottuk és szerkesztettük, amíg végül több, mint 100 [D1,2] típusú stwintront találtunk a CO27-5 fajon belül és közeli rokonjaiban egyaránt. Az összesen 117 stwintront, két csoportra osztottuk: „sister” (többszörösen előforduló; MO) és „nem-sister” (egyedileg előforduló; UO). A sister stwintronok magas szintű homológiát mutattak egymással, összesen 36 [D1,2] szekvencia tartozik ide (23 teljes sister, 13 perciálisan sister). Emellett találtunk 12 kanonikus intront is (1-es- és 2-es típusú) melyek hasonlóságot mutatnak a sisterekhez. 10 esetben a stwintron 5’ végi belső intron szekvenciájának és a 3’ végi külső intron szekvenciájának a fúziójaként véve mutat magas szintű hasonlóságot. Ez alapján a sister stwintronok/intronok csoportja egy újfajta intronizációs folyamatot követhet, ugyanis a stwintronokban található két palindrom szekvenciájának rekombinációja a stwintron középső részének kivágódását okozza, ezzel létrehozva egy középső részén palindromot (5’-TTTCTAGAAA) tartalmazó kanonikus intront (2-es típus). Egy 2-es típusú cropped intron (HCOc121A) esetében az intron inszerciója 3 nukleotid deléciójához köthető, ami alapján bemutattunk egy lehetséges proliferációt is. Vizsgáltuk a 81 UO [D1,2] stwintront is, valamint összehasonlítottuk őket a sister stwintronokkal. A stwintront tartalmazó géneket elemeztük és felkutattuk a közeli és távolabbi rokon fajok ortológ és paralóg génjeiket is. Ezzel több, mint 1500 stwintron volt érintett az összehasonlító elemzésben. A sister stwintronok fiatalabb szekvenciák, ezt bizonyítja, hogy a CO27-5 mellett, csak nagyon közeli rokonjában, az EC38-ban fordulnak elő. Ezzel szemben a 81 UO stwintron távolabbi rokon fajokban is megjelenik. A két csoportjában leginkább az egyes fázis dominál. A sister stwintronok külső intronjának BP és akceptor közötti része háromszor olyan hosszú (19 nt), mint az idősebb UO stwintronoknál (5-7 nt). Mind a 117 [D1,2] stwintron esetében elmondható, hogy az AU tartalom aránya magasabb. A sister swintronok csoportjának az ‰ AU értéke viszont lényegesen magasabb, mint a 81 UO stwintronból álló csoportnak. Belső szimmetria ugyanúgy jellemzi mindkét csoportot, azonban a sister stwintronok a láncvégi TIR régiók miatt stabilabb másodlagos szerkezetet eredményeznek. A sister stwintronok ΔG értéke átlagosan 18–20 %-kal alacsonyabb, mint az azonos mérettartományban lévő UO stwintronok értékei.
dc.description.abstractStwintrons (spliceosomal twin introns) are consist of two spliceosomal introns, An intron inserted into a consensus element (donor, lariat or acceptor) of another intron. Excision of this structure is a two-step process, as the external intron cannot be excised until it is interrupted by the internal intron. In genes encoding reticulon-like proteins of Lipomyces yeast species, we discovered 3 new types of twintrons: [D4,5], [D6,7] and [D7,8]. We were also able to reveal a stwintronization process. The donor (or a part) of the original intron could be duplicated and created a new splicing site. The DSB mechanism with the cNHEJ process form a new 5' splicing site that will become the donor of the internal intron. The consensus sites at the 3' end of the internal intron could have formed through point mutations. We found more than 100 [D1,2] type stwintrons both within the Hypoxylon sp. CO27-5 species and within its close relatives. We divided them into two groups: "sister" (multiple occurring; MO) and "non-sister" (uniquely occurring; UO) stwintrons. The sister stwintrons showed a high level of homology with each other, including a total of 36 [D1,2] sequences (23 full sisters, 13 partial sisters). In addition, we found 12 canonical introns (type-1 and type-2) that show similarity to sisters. In 10 instances, type-2 cropped sister introns consist of a fusion of 5’ sequences of the internal intron with 3’ sequences of the external intron. Based on this observation, the group of sister stwintrons/introns can also follow a new kind of stwintronization process, because the recombination of the two palindrome sequences in the stwintrons causes the middle part of the stwintron to be excised, thereby creating a canonical intron containing a palindrome (5'-TTTCTAGAAA) in the middle (type-2). In one type-2 cropped intron (HCOc121A) the insertion of the intron can be linked to the deletion of 3 nucleotides and we use this observation to demonstrate proliferation of (stw)introns. We also investigated the 81 UO [D1,2] stwintrons and compared them with sister stwintrons. We analyzed all genes containing stwintrons and searched for their orthologous and paralogous genes in closely and more distantly related species. With this study, more than 1,500 stwintrons were tested in the comparative analysis. The sister stwintrons are younger sequences, they occur mostly in its very close relative, EC38. In contrast, the 81 UO stwintron also appears in more distantly related species. Phase 1 dominates the two groups of stwintrons. The part of the external intron of the sister stwintrons between BP and acceptor is three times as long (19 nt) as in the older UO stwintrons (5-7 nt). In the case of all 117 [D1,2] twintrons we can say that the ratio of AU content is higher, and the ‰ AU of the group of sister swintrons is significantly higher than that of the group of 81 UO swintrons. Internal symmetry characterizes both groups in the same way, however, sister twintrons result in a more stable secondary structure due to the TIR regions. The ΔG value of the sister stwintrons is on average 18–20% lower than the UO in the same size range values of stwintrons.
dc.format.extent126
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/2437/349562
dc.language.isohu
dc.subjectintron, twintron, stwintron, splicing, alternatív splicing, Hypoxylon, Hypoxylaceae, Lipomyces
dc.subject.sciencefieldTermészettudományokhu
dc.titleSpliceoszómális iker-intronok (stwintronok) vizsgálata Hypoxylon fonalas gomba genomokban
dc.title.translatedInvestigation of spliceosomal twin-introns (stwintrons) in the genomes of filamentous fungus Hypoxylon
Fájlok
Eredeti köteg (ORIGINAL bundle)
Megjelenítve 1 - 3 (Összesen 3)
Nem elérhető
Név:
PhD értekezés_Szabo-Penzes Fruzsina_védett.pdf
Méret:
4.13 MB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
Doktori értekezés
Letöltés
Nem elérhető
Név:
Tézisfüzet_Szabó-Pénzes Fruzsina_védett.pdf
Méret:
1.55 MB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
Tézisfüzet
Letöltés
Nem elérhető
Név:
Szabó-Pénzes_Fruzsina_meghívó.docx.pdf
Méret:
642.7 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
Meghívó doktori értekezés nyilvános vitájára
Letöltés
Engedélyek köteg
Megjelenítve 1 - 1 (Összesen 1)
Nem elérhető
Név:
license.txt
Méret:
1.93 KB
Formátum:
Item-specific license agreed upon to submission
Leírás:
Letöltés
Gyűjtemények
Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola