Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Παντελής Μπάγκος
Καθηγητής του Τμήματος Πληροφορικής με Εφαρμογές στη Βιοϊατρική
Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας
Περίληψη:
Θεωρητικό Υπόβαθρο : Οι ενδογενείς ρετροϊοί (HERVs) καταλαμβάνουν ένα αξιοση-
μείωτο ποσοστό του ανθρώπινου γονιδιώματος (περισσότερο από 8%) και επιδρούν στην κυτταρική λειτουργία με ευεργετικές αλλά και επιβλαβείς συνέπειες. Προέρχονται από αρχαίες οικογένειες ρετροϊών που μόλυναν τα βλαστικά κύτταρα πριν από εκατομμύρια χρόνια και, ως εκ τούτου, κληρονομούνται με Μεντελικό τρόπο. ́Εχουν συσχετισθεί με πολλές και διαφορετικές ασθένειες, όπως διάφορους τύπους καρκίνου, αυτοάνοσα νοσήματα, ψυχιατρικές διαταραχές αλλά και με ορισμένα πλεονεκτήματα που προσδίνουν στους «φορείς» τους, όπως ισχυρή ανοσία έναντι διάφορων ιογενών λοιμώξεων. Ορισμένοι ενδογενείς ρετρϊοί ανιχνεύονται στα γονιδιώματα μόνο ως μακριές τερματικές επαναλήψεις (solo LTRs) ως απόρροια συμβάντων ανασυνδυασμού που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ των δύο πανομοιότυπων LTR που βρίσκονται στις άκρες ενός πλήρους, λειτουργικού ενδογενούς ρετροϊού. ́Αλλοι ενδογενείς ρετροϊοί, βρίσκονται στα γονιδιώματα ακέραιοι και μπορεί να είναι μεταγραφικά ενεργοί, επηρεάζοντας κατά αυτόν τον
τρόπο τη ρύθμιση των γειτονικών τους γονιδίων, ακόμη και σήμερα. ́Ενα μοναδικό
χαρακτηριστικό των ενδογενών ρετροϊών είναι ότι χαρακτηρίζονται από ενθετικούς πολυμορφισμούς, δηλαδή δεν ανιχνεύονται σε όλα τα γονιδιώματα ενός πληθυσμού στην ίδια θέση. Η ανίχνευση των συγκεκριμένων στοιχείων, αλλά και άλλων, εντελώς αχαρτογράφητων μέχρι στιγμής, απαιτεί εξειδικευμένη βιοπληροφορική ανάλυση ιδιαίτερα κατά την αναζήτησή τους σε δεδομένα μεγάλου όγκου όπως αυτά που προέρχονται από τεχνολογία αλληλούχισης επόμενης γενεάς (Next Generation Sequencing – NGS).
Αποτελέσματα : Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αναπτύχθηκε ένα εργαλείο βιο-
πληροφορικής το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πλήρη γονοτύπιση ενδογενών ρετροϊών που έχουν ενσωματωθεί στο γονιδίωμα του ανθρώπου, χρησιμοποιώντας δεδομένα αλληλούχισης ολόκληρων γονιδιωμάτων (Whole Genome Sequencing - WGS). Το συγκεκριμένο εργαλείο αρχικά ελέγχθηκε ως προς την αξιοπιστία του σε ένα τεχνητό, υπολογιστικά παραγόμενο ψευδογονιδίωμα και στη συνέχεια εφαρμόστηκε σε 584 άτομα από τον ευρωπαϊκό πληθυσμό, των οποίων το γονιδίωμα αλληλουχήθηκε ως μέρος του 100.000 Genome Project (Genomics England). Ως αποτέλεσμα, 40 ενθετικοί πολυμορφισμοί και 229 συντηρημένα στοιχεία των οικογενειών HERV-K, HERV-W και HERV-H αναγνωρίστηκαν και στην συνεχεια αναλύθηκαν βιοπληροφορικά.
Συμπεράσματα : Ο αριθμός των ενθετικά πολυμορφικών ενδογενών ρετροϊών είναι
μεγαλύτερος από τον αριθμό που έχει περιγραφεί, καθώς υπάρχουν και πολυμορφισμοί που οφείλονται στην ετεροζυγωτία των στοιχείων αυτών. Το εργαλείο που σχεδιάστηκε στην παρούσα διπλωματική εργασία, επιτρέπει την ταχύτατη ανίχνευση και γονοτύπιση ενδογενών ρετροϊικών στοιχείων σε μια μεγάλη ποικιλία οργανισμών και θα μπορεί να συμβάλει στην προσπάθεια που πραγματοποιείται για την αποκρυπτογράφηση του ρόλου των ενδογενών ρετροϊών στην αιτιολογία και την εξέλιξη διαφόρων ασθενειών, στην απόκτηση ανοσίας για διάφορα παθογόνα που παρουσιάζουν διάφοροι φορείς τους (ασυπτωματικοί) και γενικότερα στην εξέλιξη του γονιδιώματος.
Λέξεις-κλειδιά:
Μεταθετά στοιχεία, Ρετρομεταθετά στοιχεία, Ενδογενείς ρετροϊοί, HERV-K, HERV-W, HERV-H, Ομοζυγωτία, Ετεροζυγωτία, Γονοτύπιση
