Genetic and functional analysis of eye degeneration in natural populations of a cave-dwelling crustacean
洞穴甲壳动物自然种群眼睛退化的遗传和功能分析
基本信息
- 批准号:9812713
- 负责人:
- 金额:$ 33.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-01 至 2023-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AffectAlbinismAllelesAnimalsAnophthalmosBiological ModelsBirthCandidate Disease GeneClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsCongenital DisordersCrustaceaDNA Sequence AlterationDataDevelopmentDevelopmental BiologyDiseaseEmbryoEvolutionEyeEye DevelopmentGenesGeneticHumanHybridsInvertebratesIsopodaLeadMethodsMicrophthalmosModelingMolecularMorphologyMusMutagenesisMutateMutationNatural regenerationPathway interactionsPatientsPhenotypePigmentsPlayPopulationProcessReagentResearchRoleSamplingStudy modelsSurfaceTechniquesTestingTimeVariantVisual system structureWorkbasecomparativedevelopmental diseasedevelopmental geneticsdifferential expressioneye formationflyfunctional lossgene discoverygenome editinghuman diseasehuman modelmutantnovelnovel strategiestooltranscriptometranscriptome sequencing
项目摘要
Abstract:
An understanding of eye development is necessary to comprehend proper functioning of
the eye, capacity for regeneration, and the developmental basis of disease. Many model
systems, both vertebrate and invertebrate, have historically provided much important
data about the developmental and genetic basis of eye formation. However, hurdles
exist studying eye development in model systems such as inherent biases in mutant
screens and the minimal amount of naturally occurring variation in eye size. One novel
approach allowing for a greater understanding of the developmental and genetic bases
of eye formation is to examine naturally occurring eye size variation in non-model
organisms, such as that occurs in cave animals. Our previous work demonstrated the
utility of using non-model organisms to model human disease when we found that a
commonly mutated gene in cases of human albinism was also responsible for albinism
in the cavefish, Astyanax mexicanus.
We initially chose the isopod crustacean, Asellus aquaticus as a model for studying eye
variation because of the extreme difference in eye size between cave and surface
dwelling populations. Our subsequent work on the species demonstrated further
advantages including multiple independent mechanisms of eye reduction/ loss within a
single cave population, multiple mechanisms of eye loss between different cave
populations, and the large genetic component influencing eye size. We have already
generated many molecular, developmental, and genetic tools and reagents that will
assist in studying this interesting species. Our proposal aims to understand the genetics
behind eye degeneration in this species. First, we use comparative transcriptome
sequencing of cave and surface embryonic samples as an unbiased method to identify
genes and pathways responsible for eye degeneration in the cave form. Second, we
sequence transcriptomes of hybrid embryos to identify genes that show allele specific
expression and that putatively contain cis-regulatory changes. Next, we validate genes
discovered from the transcriptome sequencing using linkage and functional techniques.
Our work provides a novel perspective on the developmental and genetic basis of eye
size differences and furthers the development of A. aquaticus as an important model for
eye degeneration and disease.
抽象的:
必须了解眼睛发育,以理解适当的功能
眼睛,再生能力和疾病的发育基础。许多模型
脊椎动物和无脊椎动物的系统历史上都提供了非常重要的
有关眼睛形成的发育和遗传基础的数据。但是,障碍
存在研究模型系统中的眼睛发育,例如突变体的固有偏见
屏幕和眼睛尺寸自然发生的自然变化量最小。一本小说
方法允许对发展和遗传基础有更深入的了解
眼睛形成是检查非模型中自然发生的眼睛尺寸变化
有机体,例如在洞穴动物中发生的生物。我们以前的工作证明了
当我们发现一个
在人白化病的病例中通常是突变的基因也是白化病的原因
在山洞鱼中,阿斯蒂亚纳克斯墨西哥。
我们最初选择了Isopod甲壳类动物Asellus aquaticus作为研究眼睛的模型
由于洞穴和表面之间的眼睛尺寸极大差异而变化
住宅人群。我们随后在该物种的工作进一步证明
优点,包括多种独立的眼睛减少/损失机制
单个洞穴种群,不同洞穴之间的多种眼睛流失机制
种群以及影响眼睛大小的大遗传成分。我们已经
生成了许多分子,发育和遗传工具以及试剂
协助研究这个有趣的物种。我们的建议旨在了解遗传学
该物种的眼睛变性后面。首先,我们使用比较转录组
洞穴和表面胚胎样品的测序作为一种无偏的方法来识别
导致洞穴形式的眼睛变性的基因和途径。第二,我们
混合胚胎的序列转录组,以鉴定显示出等位基因特异性的基因
表达和推理的包含顺式调节的变化。接下来,我们验证基因
使用链接和功能技术从转录组测序中发现。
我们的工作为眼睛的发育和遗传基础提供了一种新颖的观点
大小差异,并进一步发展水曲霉作为重要模型
眼睛变性和疾病。
项目成果
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