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Estudio transcriptómico de la respuesta inmune del hidrozoo hydractinia symbiolongicarpus después de un reto bacteriano

Zárate Potes, Alejandra (2013) Estudio transcriptómico de la respuesta inmune del hidrozoo hydractinia symbiolongicarpus después de un reto bacteriano. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

Los cnidarios son animales ecológicamente importantes en ecosistemas marinos como los arrecifes de coral, en los que ha aumentado la incidencia de enfermedades en los últimos años, debido a numerosos cambios ambientales. Por ser animales basales, los cnidarios aportan información importante sobre la evolución de los genes que forman parte del sistema inmunitario en metazoos. Sin embargo, son organismos en los que no se han realizado suficientes estudios y el conocimiento de su respuesta inmune y las moléculas que en ella participan, aún es incipiente. En este trabajo se realizó un reto inmune a colonias cultivadas del hidrozoo marino colonial Hydractinia symbiolongicarpus con exposición a altas concentraciones de bacterias marinas Gram-positivas y Gramnegativas. Muestras de animales control y con tratamiento fueron usadas para secuenciación con la plataforma Illumina. Se generó una base de datos transcriptómica a partir de 67’051,669 secuencias filtradas por calidad y sin redundancia. Se usó el programa Trinity para ensamblar el transcriptoma y se obtuvieron 116,924 contigs con un tamaño promedio de 981 pb y un tamaño de 14,407 pb para el contig más largo. A través de BLAST recíproco se encontró que 25,406 de los contigs obtenidos son ortólogos putativos de genes que se han encontrado también en otras especies de cnidarios de las que se dispone información genómica: Hydra magnipapillata, Acropora digitifera y Nematostella vectensis. Para la anotación del transcriptoma se comparó con las bases de datos RefSeq, Uniprot/Swissprot, Gene ontology (GO) y KEGG. En total 70,666 contigs fueron anotados de esta manera. Para detectar transcritos candidatos a participar en el sistema inmune se hizo una lista de palabras clave con 130 términos relacionados con el sistema inmune, divididos en tres módulos: reconocimiento, señalización y efector. Los 7,831 contigs que conforman el inmunotranscriptoma de H. symbiolongicarpus propuesto en este trabajo fueron detectados de esa manera. Se encontró una gran diversidad de transcritos que codifican para lectinas, moléculas de adhesión, peptidasas y proteasas, mientras que los receptores similares a Toll (TLR) y similares a NOD (NLR) no estuvieron presentes y sus vías de señalización se encontraron truncadas. Un análisis de expresión diferencial in silico usando la herramienta EdgeR permitió descubrir 5,988 contigs diferencialmente expresados en el tratamiento bacteriano con respecto al control, incluyendo genes que codifican para lectinas tipo C, moléculas de alorreconocimiento, peptidasas y proteasas, entre otros. La secuenciación de alto rendimiento de la plataforma Illumina permitió obtener un borrador del transcriptoma del organismo H. symbiolongicarpus a partir del cual se pudieron obtener moléculas candidatas a participar en el sistema inmune de este organismo. Este estudio sugiere una muy alta complejidad del sistema inmune de los cnidarios, así como una alta conservación de los genes de respuesta inmune en metazoarios. La traducción de estas moléculas a proteínas en el organismo de estudio, la presencia de los dominios predichos en las mismas y su participación en el sistema inmune debe ser comprobada en futuros estudios funcionales., Absract. Cnidarians are ecologically important animals in marine ecosystems like coral reefs, where the incidence of disease has raised in the past years due to numerous environmental changes. For being basal animals, cnidarians give important information on the evolution of the genes that take part in the immune system of metazoans. However, they are organisms in which few studies have been carried out and the knowledge about their immune response and the molecules that participate in it still remains incipient. In this work, cultured colonies of marine hydrozoan Hydractinia symbiolongicarpus were challenged with exposure to high concentrations of marine Gram-positive and Gramnegative bacteria. Samples of control animals and treated animals were used for messenger RNA (mRNA) sequencing using the Illumina platform. A transcriptomic database was generated from 67,051,669 raw reads pre-filtered by quality and redundancy levels. Trinity software was used to assemble the transcriptome draft and 116,942 contigs with an average size of 981 bp were obtained, where the longest contig was 14407 bp long. Through reciprocal blast 25,406 of the obtained contigs were found to be putative orthologs from genes found in other cnidarian species for which genomic information is available: Hydra magnipapillata, Acropora digitifera y Nematostella vectensis. For transcriptome annotation the obtained contigs were compared through blast with the databases: RefSeq, Uniprot/Swissprot, Gene ontology (GO) and KEGG. A total of 70,666 contigs were annotated this way. To detect candidate transcripts to participate in the immune system the transcriptome was searched with a key word list of 130 immunerelated terms divided in three modules: recognition, signaling and effector. In this way the 7,831 contigs that conform the immunotranscriptome of H. symbiolongicarpus were identified. A great diversity of transcripts coding for lectins, adhesion molecules, peptidases and proteases were present, while transcripts coding for Toll-like receptors (TLRs) or NOD-like receptors (NLRs) were not found and their signaling pathways were found to be incomplete. An in silico differential expression analysis using the EdgeR tool allowed the discovery of 5,988 differentially expressed contigs in the bacterial treatment compared to the control, including genes coding for C-type lectins, allorecognition molecules, peptidases and proteases, among others. High throughput sequencing of the Illumina platform allowed the generation of a transcriptome draft for organism H. symbiolongicarpus, from which candidate molecules to participate in the immune system of this organism were obtained. This study shows a high complexity of the immune system of cnidarians as well as high conservation of immune-related genes in metazoans. The translation of these molecules to proteins in the study organism, the presence of the predicted domains in those proteins and their actual participation in the immune system must be proven by future functional experiments.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Cadavid Gutiérrez, Luis Fernando
Información adicional:Magíster en Ciencias-Biología. Línea de investigación: Génetica
Palabras clave:Hydractinia symbiolongicarpus, Inmunología, Transcriptómica, Secuenciación de Illumina, Expresión Diferencial, Immunology, Transcriptomics, Illumina sequencing, Differential Expression
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 57 Ciencias de la vida; Biología / Life sciences; biology
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 59 Animales / Animals
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Departamento de Biología
Código ID:39551
Enviado por : Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital -1-Sede Bogotá
Enviado el día :23 Julio 2014 19:52
Ultima modificación:13 May 2016 17:02
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