Evolution of the transcriptomic regulation in the primate lineage

Abstract

The evolution of transcriptomes has been linked to the emergence of novel phenotypes. However, our knowledge on how isoform diversity has impacted recent human evolution is very limited. To fill this gap, we have performed long- and short-read transcriptome sequencing and mass spectrometry proteomics in a panel of lymphoblastoid cell lines from human, chimpanzee, gorilla, orangutan and macaque. As a result, we have largely expanded and refined the existing isoform catalogs in human and non-human primates, and provided evidence of translation of novel isoforms. We leveraged our transcriptomes to study the isoform evolution in primates, revealing transcriptomic innovations and their underlying mechanisms. Furthermore, we have inspected the splicing dynamics of human and macaque developing brains in the prenatal, early postnatal and adulthood stages, and highlighted the importance of noncoding exons as a source of transcriptomic divergence. We also examine the interspecies differences in post-transcriptional regulation in the context of genes involved in brain disorders.

La evolución de transcriptomas se ha relacionado con la emergencia de nuevos fenotipos. Sin embargo, nuestro conocimiento sobre el impacto de la diversidad de isoformas en la evolución humana reciente es muy limitado. En este trabajo, hemos empleado técnicas de secuenciación transcriptómica de lectura corta y larga junto con espectrometría de masas para definir el proteoma en un panel de líneas linfoblastoides de humano, chimpancé, gorila, orangután y macaco. Como resultado, hemos expandido considerablemente las actuales anotaciones de isoformas en humanos y primates no humanos, y hemos proporcionado evidencia de traducción de nuevos transcritos. Hemos utilizado estos datos para estudiar la evolución de isoformas en primates, revelando innovaciones en sus transcriptomas y los distintos mecanismos subyacentes. Además, hemos inspeccionado las dinámicas de procesamiento de RNA en cerebros de humanos y macacos en los estadíos prenatal, postnatal y adulto, destacando la importancia de los exones no codificantes en la divergencia transcriptómica. Esto nos ha permitido examinar las diferencias en la regulación post-transcripcional de ambas especies para aquellos genes implicados en desórdenes neurológicos.