Maternal gene evolution from a comparative perspective

Abstract

Foreldreomsorg er et utbredt fenomen i livets tre. Arter bruker ulike midler på å ta vare på avkommet sitt. En metode er å tilføre proviant til de ubefruktede eggene. Slike tilførte midler dekker kravene til energi gjennom første del av utviklingen og kan til og med orkestrere utviklingen. Regulering oppnås ved å tilføre og lagre transkripsjonsfaktorer og proteiner fra mor-organismen, i eggene. Disse faktorene blir etter en stund byttet med sine zygotiske motstykker, i en prosess som kalles den maternelle til zygotiske overgangen.

Tidligere forskning har avdekket mange spennende mekanismer som ligger til grunn for den maternelle til zygotiske overgangen. I velstuderte modellarter er de spesifikke faktorene, samt deres romlige og tidsmessige dynamikk godt kjent. Men det gjenstår fortsatt kunnskapshull i mindre studerte arter. Ved å fylle disse hullene får man en bedre forståelse av de evolusjonære prosessene som har formet denne gruppen gener. Den biologiske betydningen av maternelle gener både fra et utviklingsperspektiv og et sykdomsperspektiv, rettferdiggjør en grundig analyse av evolusjonen deres.

I oppgaven min er målet å bedre forståelsen av maternelle gener ved å identifisere og beskrive gen-repertoaret i virvelløse dyr der dette ikke har vært undersøkt før. Videre, ved hjelp av et komparativt rammeverk, gir jeg et innblikk i den molekylære utviklingen av maternelle gener. Resultatene tyder på at disse genene, til tross for store endringer på sekvensnivå, viser en bevaring av ekspresjonsprofilene.

Parental care is a widespread phenomenon across the tree of life. Species use various means of caring for their progeny. One such care is through provision supplied with the unfertilized eggs. Such provisions are sufficient to cover the energetic requirements of early development or even orchestrate them. Regulating said events is achieved through the supply of transcripts and proteins synthesized by the maternal organism and stored in the eggs. These regulators are then exchanged to their zygotic counterparts when transcription is resumed during development in a process known as the maternal to zygotic transition.

Past research efforts had uncovered many intriguing mechanisms underlying this transition. In commonly employed model species the specific factors, their spatial and temporal dynamics are well known. Nevertheless, a gap still remains in lesser studied species. By filling in such gaps a better understanding of the evolutionary processes shaping this group of genes can be achieved. Their biological importance, both from a developmental perspective and from a disease perspective, warrants an in-depth analysis of their evolution.

In my thesis my aim is to contribute to a better understanding of the evolution of maternal genes by identifying and describing the maternal gene repertoire of lesser known invertebrate species. Furthermore, by utilizing a comparative framework I provide an insight into the molecular evolution of maternal genes. My results suggests that maternal genes, despite being characterized with high sequence divergences, show a conservation in their expression profile.