Are nuclear insertions of mitochondrial origin pseudogenes?

Abstract

Nuclear mitochondrial DNA sequences (NUMTs) are the result of a continuous DNA transfer from mitochondria to the nucleus. Over the years, lots of studies had performed in NUMTs sequences at the DNA level but, are these regions encoding genes? In 2011, in a published work led by C. Santos, it was identified 755 NUMTs in the human genome. The main objective of the present master's final project has been the in-silico creation of a database containing the list of annotated genes within these 755 NUMTs sequences and their expression profile. With this work, we want to improve our knowledge about NUMTs impact on nuclear DNA by its potential contribution to the transcriptome. The database information was extracted first from the ENSEMBL and Gene Ontology (GO) annotations by a combination of in-house R scripts and the use of BioMarts package (from Bioconductor project package repository). Additionally, by using the public information of RNA-seq from GTEx Portal database and in-house R script, we show the expression profile of our list of genes. Most of these genes are currently annotated as pseudogenes in ENSEMBL, but we show that a total of 65 genes are expressed in at least, one human tissue. In conclusion, our results show that not all genes within NUMTs are pseudogenes and it is needed the manual change of at least, 63 genes classified as "pseudogene" in the Ensembl Biotype since these genes are expressed.

Las secuencias nucleares procedentes de ADN mitochondrial (NUMTs), son el resultado de una transferencia continua de fragmentos de ADN de la mitocondria al núcleo. En los últimos años, se han realizado principalmente estudios filogenéticos de estas secuencias pero, ¿Hay genes expresándose en estas regiones? En 2011, en un estudio liderado por C. Santos, se identificaron 755 NUMTs en el genoma humano. El principal objetivo de este trabajo final de máster ha sido la creación in-silico de una base de datos que contiene la lista de genes anotados dentro de estas 755 secuencias de NUMTs y su correspondiente perfil de expresión. Con este trabajo pretendemos mejorar nuestro conocimiento sobre el impacto de los NUMTs en el ADN nuclear mediante su potencial contribución en su transcriptoma. La información de la base de datos se ha obtenido de las anotaciones en ENSEMBL y Gene Ontology (GO) mediante la combinación de Scripts de R personalizados y el uso del paquete BioMart (del repositorio Bioconductor). Por otro lado, los datos de expresión provienen del portal GTEx (RNA-seq). La mayoría de estos genes se encuentran anotados como pseudogenes en ENSEMBL, pero con este trabajo mostramos que 65 de estos genes se expresan al menos, en un tejido humano. En conclusión, nuestros resultados muestran que no todos los genes codificados en los NUMTs son pseudogenes y que se requiere un cambio manual de, al menos, 63 genes clasificados como ¿pseudogenes¿ en ¿ Ensembl-Biotype puesto que son genes activos.

Les seqüències nuclears procedents d'ADN mitocondrial (NUMT), són el resultat d'una transferència contínua de fragments d'ADN del mitocondri al nucli. En els últims anys, s'han realitzat principalment estudis filogenètics d'aquestes seqüències però, hi ha gens expressant-se en aquestes regions? L'any 2011, en un estudi liderat per C. Santos, es van identificar 755 NUMTs en el genoma humà. El principal objectiu d'aquest treball final de màster ha estat la creació in-silico d'una base de dades que conté el llistat de gens anotats dins d'aquestes 755 seqüències de NUMT i el seu corresponent perfil d'expressió. Amb aquest treball pretendem millorar el nostre coneixement sobre l'impacte dels NUMT en l'ADN nuclear mitjançant la seva potencial contribució al transcriptoma. La informació de la base de dades s'ha obtingut de les anotacions en ENSEMBL i Gene Ontology (GO) mitjançant la combinació de scripts de R creats per aquest treball i l'ús del paquet BioMart (del repositori Bioconductor). Per altra banda, les dades d'expressió provenen del portal GTEx (RNA-seq). La majoria d'aquests gens es troben anotats com pseudogenes en ENSEMBL, però amb aquest treball es mostra que 65 d'aquests gens s'expressen, com a mínim, en un teixit humà. En conclusió, els nostres resultats mostren que no tots els gens codificats en els NUMT són pseudogenes i que es requereix un canvi manual de, almenys, 63 gens classificats com "pseudogenes" en Ensembl-Biotype ja que són gens actius.