ETS gene regulation in neuronal differentiation: Transcriptomic analysis and evolutionary aspects

Abstract

Gelişimi, hücre proliferasyonunu ve kanser progresyonunu düzenleyen anahtar transkripsiyon faktörü süper ailelerinden biri ETS domain transkripsiyon faktörü ailesidir. ETS üyesi proteinlerin sinir sisteminde çeşitli aktivitelere sahip olduğu gösterilmiştir, ancak bu proteinlerin nöronal hücre farklılaşmasını ve hedef genlerinin evrimsel korunumunu nasıl etkilediğini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu tez çalışmasında, ETS transkripsiyon faktörlerinin hem glioma ilerlemesi hem de nöral gelişimdeki düzenleyici işlevini fonksiyonel evrimleriyle birlikte incelemek için karşılaştırmalı transkriptomiklere odaklandım. Türler arasında nöral gelişimde ETS transkripsiyon faktörlerinin düzenleyici işlevini araştırmak için, ETS üyelerinin ve hedef genlerinin transkripsiyonel modelleri insan, goril, fare, meyve sineği ve solucan transkriptomik veri kümeleri kullanılarak karşılaştırıldı. Nöronal farklılaşma sırasında ETS transkripsiyon faktörlerinin evrimsel korunumunu değerlendirmek için kullanılan biyoinformatik yöntemlere göre, ETS üyesi proteinler birçok hayvanda nöronal farklılaşma, sinir sistemi gelişimi, akson ve sinaptik modülasyonda yer alan genleri kontrol etmektedir. Sonuç olarak, bu ETS proteinleri için hem özel hem de yaygın düzenleyici ağlar belirledik. Bu çalışma, bir gen düzenleyici ağ çıkarım tekniği kullanarak, ETS transkripsiyon faktörlerinin nöronal gelişim üzerindeki transkriptom etkilerini karşılaştırmaktadır. Gen düzenleyici ağların analizine göre, ETS üyeleri aslında nöronal gelişimin kontrolünde evrimsel olarak korunmuştur. Bununla birlikte, ETS, PEA3 ve ELF alt ailelerinin, nöral gelişimin transkripsiyonel kontrolünde yer alan transkripsiyon faktörleri olarak nispeten daha yüksek aktivite seviyelerine sahip olduğu gösterilmiştir.

One of the key transcription factor superfamilies that regulates development, cell proliferation, and cancer progression is the ETS domain transcription factor family. ETS member proteins have been shown to have a variety of activities in the nervous system, but more research is needed to understand how these proteins affect neuronal cell differentiation and the evolutionary conservation of their target genes. In this thesis study, I focused on comparative transcriptomics to examine the regulatory function of ETS transcription factors in both glioma progression and neural development with their functional evolution. To investigate the regulatory function of ETS transcription factors in neural development across species, transcriptional patterns of ETS members and their target genes were compared using human, gorilla, mouse, fruit fly, and worm transcriptomics datasets. ETS member proteins control genes involved in neuronal differentiation, nervous system development, axon and synaptic modulation in many animals, according to bioinformatics methods used to evaluate the evolutionary conservation of ETS transcription factors during neuronal differentiation. As a result, we have identified both particular and widespread regulatory networks for these ETS proteins. Using a gene regulatory network inference technique, this study compares the transcriptome effects of ETS transcription factors on neuronal development. ETS members are in fact evolutionarily conserved in the control of neuronal development, according to an analysis of gene regulatory networks. However, it was shown that the ETS, PEA3, and ELF subfamilies have comparatively higher levels of activity as transcription factors involved in the transcriptional control of neural development.