Network analysis applications in RNA-seq Data
Creators: name: Βαγιωνά, Αιμιλία-Χριστίνα Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Ανάλυση RNA-seq (δεδομένα αλληλούχισης νέας γενιάς)
Νωτιαιο-παρεγκεφαλιδική αταξία τύπου 1
Ανάλυση διαφορικής έκφρασης
RNA-seq analysis
SCA1 (spino cerebellar ataxia type 1)
Differential Expression Analysis

description: Οι τεχνολογίες αλληλούχησης νέας γενιάς (Next Generation Sequencing) έχουν δημιουργήσει ένα τεράστιο όγκο δεδομένων – δεδομένα τα οποία ενέχουν εσωτερικές εξαρτήσεις και αλληλεπιδράσεις. Αυτή τη στιγμή υπάρχουν πολλά εργαλεία που επιτρέπουν την πρωταρχική ανάλυση δεδομένων NGS. Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής κατασκευάστηκε ένα εργαλείο στην R το οποίο επιτρέπει: (α) την ανεύρεση συσχετίσεων μεταξύ διαφορετικών γονιδίων σε μεταγραφικά δεδομένα και (β) την ανάλυση των διαφορών σε πρωτεϊνικά δίκτυα αλληλεπίδρασης από μοντέλα ανθρώπινων νοσημάτων. Η νωτιαίο-παρεγκεφαλιδική αταξία τύπου 1 (SCA1) είναι μια θανατηφόρα νευροεκφυλιστική ασθένεια πολυγλουταμίνης (polyQ) που προκαλείται από την επέκταση τρινουκλεοτιδίων CAG στο γονίδιο της ataxin-1 (ATXN1). H μεταλλαγμένη ΑΤΧΝ1 περιέχει περισσότερες από 39 επαναλήψεις CAG και κωδικοποιεί την παραγωγή μιας παθολογικής πρωτεΐνης με λανθασμένη τρισδιάστατη διαμόρφωση. Η παθολογική πρωτεΐνη σχηματίζει έγκλειστα στον πυρήνα των νευρώνων τα οποία περιλαμβάνουν και άλλες πυρηνικές πρωτεΐνες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια της φυσιολογικής τους λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένου και της ATXN1, γεγονός που προκαλεί κυτταροτοξικότητα και νέκρωση των κυττάρων.Γι’ αυτό το σκοπό αναλύσαμε δεδομένα RNA-seq από ένα κυτταρικό και ένα ζωικό μοντέλο της ασθένειας σε τρεις διακριτές φάσεις της πρωτεϊνικής συσσωμάτωσης και τα συγκρίναμε με αντίστοιχα δεδομένα από την παρεγκεφαλίδα ενός ασθενή που περιέχει πρωτεϊνικά έγκλειστα polyQ. Μονοπάτια όπως η πέψη και απορρόφηση πρωτεϊνών, η αλληλεπίδραση μεταξύ της εξωκυτταρικής μήτρας και των υποδοχέων της (κυτταρικό και ζωικό μοντέλο), καθώς και το σηματοδοτικό μονοπάτι PI3K-Akt είναι απορυθμισμένα και στις τρεις ομάδες δεδομένων RNA-seq (κυτταρικό, ζωικό μοντέλο και ασθενής)
description: Next Generation Sequencing has created a huge amount of data - data that has internal dependencies and interactions. There are currently many tools that allow the primary analysis of NGS data. In this diploma thesis, a tool in R was constructed which allow: (a) the identification of correlations between different genes in transcriptional data, and (b) the analysis of differences in protein interaction networks of human disease models.The polyglutamine (polyQ) neurodegenerative disease spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1) is a lethal and progressive disorder caused by CAG expansions in the ataxin-1 (ATXN1) gene. Mutant ATXN1 containing more than 39 CAG repeats encodes the production of a pathogenic protein with an abnormal 3-dimensional conformation. The misfolded protein forms inclusions within the nuclei of neurons and sequesters other nuclear proteins, as well. As a result, proteins in the inclusions, including ataxin-1, lose their normal function, an event that causes cytotoxicity and leads to cell necrosis. Here, we aim in the identification of disease modules within protein interaction networks and molecular mechanisms of dysfunctions that are related to SCA1 progression. To this end, we analyzed RNA-seq data from a cell and a mouse model of SCA1 at three discrete time points of protein aggregation and compared them with similar data from the cerebellum of a SCA1 patient containing polyQ inclusions. We show that the pathways protein digestion and absorption, ECM-receptor interaction (cells-mice) and PI3K-Akt (cells-mice-patient) signaling are commonly dysregulated in all datasets