Computational insights into intergenic regions and overlapping genes among prokaryote genomes

Abstract

Computational Insights into Intergenic Regions and Overlapping Genes among Prokaryote Genomes<br/>Tot i la gran varietat d'estils de vida de les espècies bacterianes, tots ells presenten trets arquitectònics comuns. En aquesta tesi s'estudia les regions intergèniques i els solapaments entre gens en els genomes procariotes.<br/>Hem vist que per predir els orígens de replicació, a part de l'anàlisi de la composició de nucleòtids del DNA, es requereix experiments computacionals complementaris per aconseguir millors prediccions. Els solapaments entre gens acostumen a ser curts, respecten el codi genètic i es veuen influenciats per la pressió selectiva en contra de grans solapaments. En canvi, com més llarg és un solapament entre dos gens, més risc hi ha que una mutació pugui afectar a dues proteïnes de la cèl·lula al mateix temps. Hem detectat que els solapaments més llargs de 60 parells de bases són deguts a errors en la seqüenciació o en l'anotació dels gens. En quant a les regions intergèniques, hem vist que la presència d'una seqüència reguladora entre gens, com és la Shine-Dalgarno (responsable de iniciar eficientment la traducció de RNA missatger a proteïna) pot influir en la mida d'aquestes regions i afectar l'ús de codons d'aturada. Finalment, hem construït una aplicació web ( http://genomes.urv.cat/pwneigh/ ) que permet estudiar fàcilment la conservació els solapaments en les espècies i les regions intergèniques en els genomes procariotes.

Computational Insights into Intergenic Regions and Overlapping Genes among <br/>Prokaryote Genomes<br/>Although prokaryote organisms live in a huge variety of habitats, they have architectural features in common. In this thesis we analyze the intergenic regions and the overlaps between genes among the prokaryote genomes.<br/>Although the DNA compositional analysis brings us near to the origin of replication, alternative analyses are required in order to achieve better predictions. The overlaps between prokaryote genes tend to be short and they arise according to the structure of the genetic code. Furthermore, there is a selective pressure against the long ones. As longer is an overlap there is more risk of a deleterious mutation that can affect two proteins of the cell. We detected that the overlaps longer than 60 bps are due to sequencing or annotation errors. Regarding the intergenic regions we found that the presence of a regulatory signal such as the Shine-Dalgarno sequence (responsible of an efficient translation of the mRNA to protein) can influence the length of this regions and the stop codon usage of the previous genes. Finally, we developed the PairWise Neighbours database ( http://genomes.urv.cat/pwneigh/ ) which permits the study of the overlaps and its conservation across the species, as well as the SD presence within the intergenic regions.<br/>Albert Pallejà Caro<br/>Departament de Bioquímica i Biotecnologia<br/>Universitat Rovira i Virgili<br/>Campus Sescelades<br/>c/Marcel·lí Domingo, s/n<br/>43007 Tarragona - Catalunya