Gálné Miklós, IdaÁcs-Szabó, Lajos2023-03-132023-03-132023https://hdl.handle.net/2437/347877Mára teljes mértékben elfogadottá vált a nézet, miszerint az eukarióta génsorrend sem véletlenszerű. Jelen doktori tanulmányban a hasadó élesztőgomba (Schizosaccharomyces) modellszervezetek genomszekvenciáit vettük górcső alá, vizsgálva a genomjaik által elszenvedett evolúciós léptékű változásokat és válaszokat keresve a rendkívül stabil génsorrendjük fenntartásával kapcsolatos kérdésekre. Bioinformatikai módszereket alkalmazva sikeresen kromoszóma szintű összeszerelési állapotba hoztuk a S. cryophilus szuperkontigjait, majd molekuláris biológiai technikákkal validáltuk az eredményeinket. Számítógépes módszerekkel megbecsültük, hogy mennyi és milyen típusú átrendeződések formálhatták a hasadó élesztők genomjait. Kimutattuk, hogy az átrendeződések közül az interkromoszómális transzlokációk voltak túlsúlyban, az inverziók száma csak a filogenetikai távolság növekedésével emelkedett. Összehasonlítottuk a hasadó élesztőket hasonló divergenica idővel rendelkező sarjadzó élesztőkkel. Bár összességében több átrendeződési esemény érhette a sarjadzó élesztőket, a hasadó élesztő genomok szenvedték el a nagyobb méretű régiókat érintő változásokat. Megállapítottuk, hogy a hasadó élesztő genomokban a strukturális- és szekvencia változások dinamikája rendkívül erős pozitív korrelációt mutat. Feltártuk a genomok legkonzerváltabb részeit és legalább 5 génből álló kolineáris régiókat azonosítottunk (aLCB-k). Ilyen aLCB-kben lokalizálódik a genomok géntartalmának 40-42%-a. Számítógépes szimulációkat alkalmazva kimutattuk, hogy az aLCB-k génsorrendje nem csak az ősi génsorrend maradványa, hanem szelekciós hatás alatt is állhat. Bár e génsorrend hasadó élesztő specifikus, de jobban hasonlít a fonalas fajok génsorrendjére, mint a sarjadzó élesztőkére. Eredményeink azt sugallták, hogy bizonyos biológiai funkciókhoz (13 GO kategória) köthető gének szignifikánsan nagyobb arányban hajlamosak az aLCB-kben csoportosulni, mint mások. Azonban ez a jelenség nem az ellátott funkcióval vagy a gének ko-expressziójával, hanem az esszenciális gének lokális denzitásával és a Rec12 hasítóhelyek gyakoriságával magyarázható. It is now fully accepted that the eukaryotic gene order is not random. In the present PhD study, we have investigated the genome sequences of model genus fission yeasts (Schizosaccharomyces), examining the evolutionary scale changes their genomes have undergone and seeking answers to questions about the maintenance of their highly stable gene order. Using bioinformatics methods, we successfully assembled S. cryophilus supercontigs to chromosome-level and validated our results using molecular biology techniques. Using computational methods, we estimated the amount and type of rearrangements that could have shaped the fission yeast genomes. We showed that interchromosomal translocations predominated among the rearrangements, with the number of inversions increasing only with increasing phylogenetic distance. We compared fission yeasts to budding yeasts with similar divergence times. Although overall more rearrangement events may have occurred in the budding yeasts, fission yeast genomes suffered the changes affecting larger regions. We find that the dynamics of structural and sequence changes in fission yeast genomes show a very strong positive correlation. We have explored the most conserved parts of the genomes and identified collinear regions of at least 5 genes (aLCBs). 40-42% of the whole gene content is localized in such aLCBs. Using computer simulations, we have shown that the gene order of aLCBs is not only a remnant of the ancestral gene order, but may also be under selection. Although this gene order is fission yeast specific, it is more similar to the gene order of filamentous species than to that of budding yeasts. Our results suggested that genes associated with certain biological functions (13 GO categories) tend to cluster in aLCBs at significantly higher rates than others. However, this phenomenon is not explained by the function or the co-expression of genes, but by the local density of essential genes and the frequency of Rec12 cleavage sites.153huHasadó élesztőkomparatív genomikagénsorrendfission yeastcomparative genomicsgene orderTermészettudományok