Gene expression variation and constraint across organs and species

Abstract

Mice are the premier model organisms to study human biology and disease, but there is still debate about the extent to which molecular mechanisms are conserved between human and mouse. With the advance of next-generation sequencing technologies, comparative transcriptomics can be carried out at unprecedented resolution. In this thesis we confirm findings that human and mouse transcriptomes are globally conserved and we identify and characterize the properties of a core set of genes with constrained expression between the two species. Additionally, we show that clustering of gene expression across humans, mice and other vertebrates across multiple tissues depends on which genes and samples are included. Finally, we analyze gene expression of primary cells in human to understand how functional units of organs contribute to the expression of an organ as a whole. Indeed, profiling entire organs constitutes one of the main limitations of current comparative studies.

Los ratones son los principales organismos modelos para estudiar la biología y las enfermedades humanas, pero aún está en debate el nivel de conservación molecular entre humanos y ratones. Con el progreso de las tecnologías de secuenciación masiva, la transcriptómica comparativa ha llegado a una resolución sin precedentes. En esta tesis confirmamos que los transcriptomas de humano y ratón están globalmente conservados y identificamos y caracterizamos las propiedades de un conjunto de genes con expresión parecida entre las dos especies. Además, demostramos que diferentes tejidos de humanos, ratones y otros vertebrados se agrupan en base a su expresión génica segón los genes y las muestras incluidas en el análisis. Finalmente, analizamos la expresión génica de líneas celulares primarias humanas para investigar cómo las unidades funcionales de los órganos afectan la expresión de todo un órgano entero. De hecho, los estudios comparativos actuales tienen como limitación que se basan en datos de órganos enteros.