Functional impact of alternative splicing in vertebrate proteomes across tissues and cell types

Abstract

Alternative splicing (AS) is a post-transcriptional mechanism for gene expression regulation affecting almost every multiexonic gene in mammals. However, the impact of AS at the proteomic level remains under debate. In this thesis, we explored the landscape of AS across a variety of tissues, cell types and developmental stages in human, mouse and chicken, through the analysis of a panel of more than 300 publicly available RNA-seq samples. We confirm the presence of highly specific AS programmes in neural, muscle, testis and pluripotent cells in these species, and identify additional conserved modules of co-regulated AS events in kidney, liver, adipose tissue and immune cells by the application of a network analysis approach. In addition, we describe a subset of exons undergoing AS in virtually all analysed tissues and cell types. These exons are enriched in genes of pathways related to regulation of gene expression, where they likely operate through their translation into alternative protein isoforms coexisting at the single cell level.

El corte y empalme alternativo del ARN (CEAA) es un mecanismo post-transcripcional de regulación de la expresión génica que afecta a un alto porcentaje de genes en mamíferos. Sin embargo, la magnitud del efecto del CEAA a nivel proteómico permanece todavía en debate. En esta tesis se explora el efecto del CEAA en un panel de más de 300 muestras públicas de experimentos de secuenciación masiva de ARN, correspondientes a diversos tejidos, tipos celulares y etapas del desarrollo de humano, ratón y pollo. Nuestros resultados confirman la presencia de importantes programas de CEAA en tejidos neurales, musculares, en testículo y en células pluripotentes. Además, hemos identificado módulos adicionales de exones co-regulados en riñón, hígado, tejido adiposo y células del sistema inmune, mediante la aplicación de métodos de análisis de grafos. Por otra parte, describimos un conjunto de exones regulados por CEAA en la práctica totalidad de las muestras analizadas. Estos exones se localizan preferentemente en genes relacionados con procesos de regulación de la expresión génica, donde podrían actuar mediante su traducción a isoformas proteicas coexistentes a nivel celular.