Μελέτη της εξέλιξης του μηχανισμού της απόπτωσης μέσω συγκριτικής γονιδιωματικής ανάλυσης

Abstract

Η απόπτωση αποτελεί μια από τις σημαντικότερες διαδικασίες που μπορούν να συμβούν στο σώμα ενός οργανισμού. Αρκετές έρευνες έχουν διεξαχθεί και είχαν σαν στόχο την μελέτη του συγκεκριμένου μηχανισμού και την κατανόησή του. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της εξέλιξης του μηχανισμού της απόπτωσης, μέσω συγκριτικής γονιδιωματικής ανάλυσης. Στα πλαίσια της εργασίας μελετήθηκε η παρουσία ή μη, 79 πρωτεϊνών σε 16 ευκαρυωτικούς οργανισμούς, οι οποίοι κατανεμήθηκαν σε επτά κλάδους (μετάζωα, πλακόζωα, χοανομαστιγοφόρα, αμοιβάδες, μύκητες, φυτά, πρωτόζωα). Οι πρωτεΐνες ταξινομήθηκαν σε προαποπτωτικές και αντιαποπτωτικές και στην συνέχεια ακολούθησε η εξαγωγή των αποτελεσμάτων μέσω του αλγόριθμου BLAST. Οι πρωτεΐνες εμφανίζονται περισσότερο συντηρημένες στον κλάδο των μεταζώων. Παρατηρήθηκαν 24 πρωτεΐνες πλήρως συντηρημένες στους 16 οργανισμούς, ενώ παρατηρήθηκαν και τρείς οργανισμοί, όλοι από τον κλάδο των μεταζώων, στους οποίους είναι παρούσες και οι 79 πρωτεΐνες. Οι οργανισμοί αυτοί είναι οι Homo sapiens, Mus musculus και Danio rerio. Παράλληλα μελετήθηκε η παρουσία έντεκα πρωτεϊνών σε επτά προκαρυωτικούς οργανισμούς και διαπιστώθηκε πως μόνο σε έναν οργανισμό (Escherichia coli), απαντώνται και οι έντεκα πρωτεΐνες. Πραγματοποιήθηκε επίσης σύγκριση των αποτελεσμάτων μας με τα αντίστοιχα της μελέτης των C. M. Zmasek και A. Godzik με τίτλο “Evolution of the Animal Apoptosis Network” (Zmasek and Godzik, 2013). Η σύγκριση που πραγματοποιήθηκε αφορούσε κυρίως το κατά πόσο ορισμένες συντηρημένες πρωτεΐνες εμφανίζονται στα δικά μας αποτελέσματα. Παρατηρήθηκε σύγκλιση των αποτελεσμάτων ενώ διαπιστώθηκε πως ο μηχανισμός της απόπτωσης περιλαμβάνει αρκετές ανακατατάξεις γονιδίων σε διάφορες οικογένειες, και δεν προχωρά με σταδιακή αύξηση από τις πιο απλές στις περισσότερο σύνθετες μορφές ζωής.

Apoptosis is one of the most important processes that can occur in the body of an organism. Several studies have been conducted and aimed at studing this specific mechanism and understanding it. The purpose of this work is to study the evolution of the mechanism of apoptosis, through comparative genomic analysis. As part of the work, the presence or absence of 79 proteins in 16 eukaryotic organisms, which were distributed in seven branches (metazoa, placozoa, choanoflagellates, amoebozoa, fungi, plants, protozoa) was studied. The proteins were classified into pro-apoptotic and anti-apoptotic and then the results were extracted through the BLAST algorithm. The proteins appear more conserved in the metazoa branch. 24 fully conserved proteins were observed in the 16 organisms, while three organisms were also observed, all from the metazoa branch, in which all 79 proteins are present. These organisms are Homo sapiens, Mus musculus and Danio rerio. At the same time, the presence of eleven proteins in seven prokaryotic organisms was studied and it was found that only one organism (Escherichia coli) contains all eleven proteins. A comparison of our results was also made with those of the study by C. M. Zmasek and A. Godzik entitled “Evolution of the Animal Apoptosis Network” (Zmasek and Godzik, 2013). The comparison performed mainly concerned whether certain conserved proteins appear in our results. Convergence of the results was observed while it was found that the mechanism of apoptosis involves several gene rearrangements in various families, and does not proceed with a gradual increase from the simplest to the most complex forms of life.