title: Transposons genome evolution and regeneration in Hydra
Creators: name: Wong, Wai Yee
Publisher: name: :none
Year: 2021

description: Transposable Elements (TEs) sind mobile genomische Abschnitte, die in der Lage sind, sich zu amplifizieren und ihre Position innerhalb des Genoms zu verändern. Sie wurden als Treiber für die Evolution von regulatorischen Elementen, Genexpression, großen Veränderungen in der Genomorganisation sowie als Ursache für genetische Fehlfunktionen in Betracht gezogen. Aus diesem Grund haben Eukaryonten Mechanismen zur Inhibierung der TE-Aktivität durch verschiedene Mittel (z. B. Methylierung, piRNA) entwickelt, um der unerwünschten Insertion oder Expression von TEs entgegenzuwirken. Die zugrundeliegenden Mechanismen der TEs- Expansionen und deren Folgen sind noch weitgehend unbekannt. In den letzten Jahren zeigen immer mehr Studien, wie TEs unter Stressbedingungen auf transkriptioneller und/oder transpositioneller Ebene aktiviert werden. Hydra mit seiner exzellenten Regenerationsfähigkeit und seinem evolutionär erweiterten Genom im Vergleich zu anderen Nesseltieren bietet ein interessantes Testmodell für solche Untersuchungen. In dieser Studie verwenden wir Hydra als Modellorganismus, um die Evolution, die Transkriptionsdynamik und die potentiellen Funktionen von TEs zu untersuchen, mit einem besonderen Fokus auf den Regenerationsprozess. Trotz des einfachen Körperplans ist das Genom der Hydra von hoher Komplexität und enthält viele wichtige Signalwege. Das relativ große Genom (ca. 1 Gigabase) besteht im Vergleich zu anderen Nesseltierarten aus einem hohen Anteil an TEs. Um die Rolle der TEs bei der Regeneration und Evolution in Hydra zu verstehen, habe ich ein Bioinformatik- Tool entwickelt, um die Annotation der TEs zu verbessern. Ich führte auch eine evolutionäre Analyse durch vergleichende Genomik von Hydren durch und deckte eine LINE-Expansion in braunen Hydren auf. Schließlich führte ich eine transkriptomische Analyse von Hydra- Aggregaten durch. Ich identifiziert Unterschiede im molekularen Mechanismus zwischen Regeneration und Reaggregation und die dynamische Expression von TEs während der Reaggregation. Ich war auch Teil von zwei Kooperationsprojekten und hatte die Möglichkeit zu untersuchen, ob/wie TEs zur adaptiven Evolution und Genomexpansion in zwei Fällen, Buntbarschen bzw. Lungenfischen, beitragen. Diese Dissertation vertieft unser Verständnis der Evolutionsgeschichte der TEs, gibt Einblick in die dynamische Expression von TEs in Hydra-Aggregaten und erleichtert zukünftige TEs-Studien in Hydra.
description: Transposable elements (TEs) are mobile genomic matter that is capable of amplification and changing their position within the genome. They have been implicated as drivers for regulatory element evolution, gene expression evolution and large-scale genomic rearrangement, as well as the causes of the genetic dysfunction. For this reason, eukaryotic hosts evolved mechanisms to suppress TE activity by different means (e.g. methylation, piRNA) to counter the undesired insertion or expression of TEs. The underlying mechanisms of TEs expansions and their consequences remain largely unknown. In recent years, an increasing number of studies demonstrate how TEs are activated at transcriptional and/or transpositional level during stress conditions. Hydra with its excellent regeneration capability, evolutionarily expanded genome compared to other cnidarians, provides for an intriguing test model for such investigation. In this study, we use hydra as a model organism to examine the evolutionary, transcriptional dynamics and potential functions of TEs, with a special focus on the regeneration process. Despite the simple body plan, the genome of hydra is of high complexity and contains many important signalling pathways. Its relatively large genome (around 1 gigabase) consists of a high proportion of transposable elements (TEs) compared with other Cnidarian species. To begin understanding the role of TEs in regeneration and evolution in hydra I developed a bioinformatics tool to improve the TEs annotation. I also conducted an evolutionary analysis by comparative genomics of hydras and revealed a LINE expansion in brown hydras. Finally, I performed a transcriptomic analysis of hydra aggregates. I reveal differences in the molecular mechanism between regeneration and reaggregation and the dynamic expression of TEs during reaggregation. I was also a part of two collaboration projects and had opportunities to study whether/how do TEs contribute to adaptive evolution and genome expansion in two cases, cichlids and lungfish, respectively. This thesis research deepens our understanding of the TEs