Evolution and genomic impact of duplications : human and rhesus macaque genomes as case studies

Abstract

La duplicació és el principal mecanisme de formació de nou material genètic i d'innovació funcional. Entendre com les duplicacions sorgeixen, evolucionen, co-evolucionen i engendren noves funcions és essencial. Aquesta tesi recull les meves contribucions a aquest objectiu. Investigo la recombinació responsable de la co-evolució dels duplicats: conversió gènica entre loci (IGC). Específicament, exploro com l'IGC i la recombinació per entrecreuament interactuen; com la dependència de l'IGC de la similitud entre duplicats influencia la seva co-evolució i com el col·lapse de duplicats en el muntatge de genomes altera proves estadístiques. També caracteritzo la diversitat de les duplicacions altament similars del genoma humà per aclarir els seus mecanismes de duplicació, moment d'aparició i contribució a la formació de nous gens. Finalment, descric les regions duplicades i variants en nombre de còpia del genoma del macaco rhesus i hi identifico diferències gèniques en nombre de còpies de rellevància funcional amb el genoma humà.

Duplication is the main mechanism for the formation of new genetic material and functional innovation. Understanding the way duplications arise, evolve, co-evolve and give rise to new functions is essential. In this thesis, I present my contributions to the pursuit of this goal. I investigate the recombination process driving the concerted evolution of duplicates: interlocus gene conversion (IGC). In particular, I explore how IGC and crossover interplay, how IGC dependence on sequence similarity between duplicates influences their concerted evolution, and how IGC and the collapse of duplications in genome assemblies alters test statistics. In addition, I characterize the diversity of highly similar duplications in the human genome to elucidate their duplication mechanisms, their time of appearance and their contribution to the formation of new genes. Finally, I describe the duplicated and copy-number variant regions in the rhesus macaque genome and identify therein gene copy-number differences of functional relevance with humans.