Identification and characterization of main genetic components involved in phototransduction and vision of the cubozoan jellyfish Tripedalia cystophora
Identifikace a charakterizace hlavních genetických komponent účastnících se fototransdukce a zrakové percepce u medúzy čtyřhranky Tripedalia cystosphora
dissertation thesis (DEFENDED)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/82402Identifiers
Study Information System: 84580
Collections
- Kvalifikační práce [20084]
Author
Advisor
Referee
Černý, Robert
Kostrouch, Zdeněk
Faculty / Institute
Faculty of Science
Discipline
-
Department
Department of Cell Biology
Date of defense
22. 9. 2016
Publisher
Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakultaLanguage
English
Grade
Pass
(Česky) Mnoho živočichů vnímá světlo pomocí fotoreceptorů, obsahujících světločivný pigment, jehož základ tvoří protein opsin. Žahavci jsou bezesporu první živočišný kmen, u kterého můžeme nalézt dobře vyvinutý a komplexní zrakový systém (komplexní oči morfologicky podobné očím obratlovců). Evoluční historie fototransdukce a vzniku jednotlivých zrakových komponent (od světločivných opsinů po strukturální geny čoček) zůstává dodnes sporná. V této práci jsme se rozhodli k tématu přistoupit s využitím širokého multidisciplinárního přístupu, kombinujícího moderní metody molekulární biologie a bioinformatiky. Podrobná celogenomová analýza čtyřhranky trojité (Tripedalia cystophora), byla doplněna analýzami genové exprese, funkčními testy v buněčných kulturách a farmakogenetickým testováním (behaviorální testy). Za prvé, v genomu byl odhalen překvapivě velký počet genů pro opsiny se zřetelnou tkáňově a vývojově specifickou expresí. Rozsáhlá fylogenetická analýza vedla k vymezení opsinů čtyřhranek jako sesterské větve k c-opsinům a ke zmapování expanze opsinů v této živočišné linii. Funkční testy v buněčných kulturách odhalily, že Gs-cAMP signalizace je typická pouze pro malou podskupinu opsinů a naznačily, že většina opsinů čtyřhranek signalizuje odlišnou a doposud neidentifikovanou kaskádou. Dále funkční...
(English) Many of the metazoan phyla sense light by an opsin-based photopigment present in a photosensitive receptor cell (photoreceptor), with Cnidaria being arguably the earliest branching phylum containing a well-developed and complex visual system (advanced eyes morphologically similar to those of vertebrate). The evolutionary history of phototransduction and visual components (ranging from light-sensing opsins to structural genes of the lenses) is a long standing question. In this work, we decided to address this issue by applying a comprehensive multidisciplinary approach combining modern molecular biology methods with bioinformatics. Comprehensive genome-wide inspection of a cubozoan jellyfish Tripedalia cystophora, was complemented with gene expression analyses, together with functional (cell culture based assays) and behavioural (pharmacogenetics) testing. First, genome analysis uncovered the presence of a surprisingly large number of opsin genes with distinct tissue- and stage-specific expression. Our extensive phylogenetic analysis classified cubozoan opsins as a sister group to c-type opsins and documented a lineage-specific expansion of opsin gene repertoire. Functional tests in cell cultures provided evidence for the use of Gs-cAMP signalling pathway only in a small subset of opsins,...