Decoding the epitranscriptomic complexity through computational methods based on long-read sequencing

Abstract

RNA modifications, collectively known as the ‘epitranscriptome’, play a major role in multiple biological processes, including splicing regulation, gene expression regulation and antibiotic resistance. Unfortunately, next-generation sequencing (NGS) based methods rely on reverse transcription and sequencing-by-synthesis processes that are blind to modified bases. Here, we propose to develop several computational approaches that allow the detection of RNA modifications at position and/or single molecule level using datasets obtained from direct RNA sequencing (DRS), a platform developed by Oxford Nanopore Technologies (ONT). Then, we aim to employ these methods to study the role of these modifications in: i) antibiotic resistance mechanisms mediated by ribosomal RNA modifications; ii) the role of RNA modifications in

single-stranded RNA viruses, and iii) vertebrate embryogenesis, specifically in the maternal- to-zygotic transition (MZT) of zebrafish.

El conjunt de les modificacions de l’ARN, conegut com a epitranscriptoma, té un paper relevant en molts processos biologics, com ara la regulació de l’expressió gènica, el splicing alternatiu i en mecanismes de resitencia antibiòtica. Malauradament, els mètodes per detectar aquestes modificacions estan basades en la transcripció inversa i en la seqüenciació per síntesis i per tant, no poden detectar directament la presència d’aquestes bases modificades. Durant aquesta tesis, es desenvolupen diversos mètodes computacionals per identificar aquestes modificacions amb diferents resolucions utilitzant dades generades per direct RNA sequencing (DRS), una tècnica de seqüenciació desenvolupada per Oxford Nanopore Technologies (ONT). Després, aquests mètodes s’utilitzen per estudiar el paper d’aquestes modificacions en diferents contextos biologics: i) mecanismes de resistència antibiòtica mediats per les modificacions de l’ARN ribosomal; ii) en virus d’ARN de cadena única i; iii) en la embriogènesis en vertebrats, concretament durant la maternal-to-zygotic transition (MZT) en el peix zebra.