Understanding the mechanisms of de novo gene evolution using transcriptomics data

Abstract

Aquesta tesi investiga els mecanismes de formació i evolució de gens de novo utilitzant seqüenciació massiva de transcrits complerts i de fragments protegits per ribosomes. Hem identificat milers de gens de novo en humans i ximpanzé i obtingut evidència de que aquests gens s'expressen majoritàriament a partir de promotors que han aparegut recentment en l'evolució. Hem demostrat que molts dels gens poc conservats, incloent gens que prèviament es creia que no eren codificants, es tradueixen. A més, hem observat que existeix una relació entre la capacitat que té una seqüència per ser traduïda i la seva composició nucleotídica. L'anàlisi de les variants polimòrfiques ha revelat que molts dels pèptids de ratolí no conservats en humans evolucionen de forma neutra i que, per tant, podrien ser precursors de nous gens. En conjunt, el material de partida per la formació de noves proteïnes funcionals és abundant en el genoma.

This thesis investigates the mechanisms for de novo gene origination and evolution using high-throughput sequencing of complete transcripts and ribosome-protected fragments. We have identified thousands of de novo genes in human and chimpanzee and obtained evidence that these genes are mostly expressed from recently arisen promoters. We have shown that a large number of poorly conserved genes, including genes previously believed to be non-coding, are translated. In addition, we have found a link between the capacity of a sequence to be translated and its nucleotide sequence composition. The analysis of polymorphic variants has revealed that many non-conserved peptides evolve neutrally and thus could be precursors of new genes. Taken together, the results show that there is abundant raw material for de novo birth of new functional proteins.