Projekt

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Bioinformatics search for adaptive evolution in vertebrate development

Titel Englisch Bioinformatics search for adaptive evolution in vertebrate development
Gesuchsteller/in Robinson-Rechavi Marc
Nummer 153341
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Département d'Ecologie et d'Evolution Faculté de Biologie et de Médecine Université de Lausanne
Hochschule Universität Lausanne - LA
Hauptdisziplin Genetik
Beginn/Ende 01.10.2014 - 31.01.2018
Bewilligter Betrag 525'000.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Genetik
Zoologie

Keywords (6)

genomics; evolution; bioinformatics; selection; development; database

Lay Summary (Französisch)

Lead
Les espèces animales diffèrent dans leur anatomie, et certaines de ces différences constituent des innovations évolutives remarquables, à petite échelle comme des changements de forme des dents, ou à grande échelle comme la mise en place d'ailes ou de poils. Ces différences doivent être codées dans le génome, et d'ailleurs certains cas particuliers sont bien connus.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche

Le point de départ de ce projet est l'observation que les gènes actifs dans la fin du développement embryonnaire ou au début de la vie extra-embryonnaire (larve, nouveau-né) de différents vertébrés évoluent très rapidement. Cette évolution rapide concerne aussi bien la séquence des protéines que la régulation des gènes, ainsi que la perte ou le gain de nouveaux gènes. Or c'est aussi à ces stades de la vie que se mettent en plance les structures anatomiques qui varient entre espèces. Nous partirons d'une part des gènes dupliqués, source potentielle d'innovation, et d'autre part des gènes spécifiquement actifs à la fin du développement embryonnaire.
Nous chercherons à déterminer quelle part des ces changements évolutifs sont des adaptations, c'est-à-dire améliorent l'adaptation de l'animal à son environnement et procurent un avantage évolutif. En effet l'évolution rapide peut être due, soit à l'adaptation, soit au manque de contraintes, c'est-à-dire une accumulation de changements sans conséquences notables. Pour cela, nous utiliserons les outils bioinformatiques développés dans notre laboratoire et ailleurs, et les données de génomique disponibles. Nous considérerons les changements évolutifs à tous les niveaux, de la séquence d'ADN à la protéine et ses interactions en réseaux.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

Le projet relève de la recherche fondamentale. Il permettra de mieux comprendre comment se mettent en place les innovations dévelopmentales, et donc anatomiques, dans l'évolution. Nous visons à utiliser la génomique pour réconcilier deux approches de la biodiversité qui s'opposent ou s'ignorent depuis plus de deux siècles : le structuralisme, qui met l'accent sur l'anatomie, et le fonctionalisme, qui met l'accent sur l'adaptation. Dans ce projet nous améliorerons aussi des projets bioinformatiques qui seront utiles plus largement en recherche biologique et médicale.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 14.05.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
Selective Constraints on Coding Sequences of Nervous System Genes Are a Major Determinant of Duplicate Gene Retention in Vertebrates
Roux J., Liu J., Robinson-Rechavi M. (2017), Selective Constraints on Coding Sequences of Nervous System Genes Are a Major Determinant of Duplicate Gene Retention in Vertebrates, in Molecular Biology and Evolution, 34, 2773-2791.
A benchmark of gene expression tissue-specificity metrics
Kryuchkova-Mostacci N., Robinson-Rechavi M. (2016), A benchmark of gene expression tissue-specificity metrics, in Briefings in Bioinformatics, 18, 205-214.
Tissue-Specificity of Gene Expression Diverges Slowly between Orthologs, and Rapidly between Paralogs
Kryuchkova-Mostacci N., Robinson-Rechavi M. (2016), Tissue-Specificity of Gene Expression Diverges Slowly between Orthologs, and Rapidly between Paralogs, in PLOS Computational Biology, 12, e1005274.
Genomics is changing Evo-Devo
Robinson-Rechavi Marc (2015), Genomics is changing Evo-Devo, in Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 324(4), 315-315.
The Confidence Information Ontology: a step towards a standard for asserting confidence in annotations
Bastian F.B., Chibucos M.C., Gaudet P., Giglio M., Holliday G..L., Huang H., Lewis S.E., Niknejad A., Orchard S., Poux S., Skunka N., Robinson-Rechavi M. (2015), The Confidence Information Ontology: a step towards a standard for asserting confidence in annotations, in Database, 2015, bav043.
Tissue-Specific Evolution of Protein Coding Genes in Human and Mouse
Kryuchkova-Mostacci N., Robinson-Rechavi M. (2015), Tissue-Specific Evolution of Protein Coding Genes in Human and Mouse, in PLOS One, 10, e0131673.
What to compare and how: Comparative transcriptomics for Evo‐Devo
Roux J., Rosikiewicz M., Robinson-Rechavi M. (2015), What to compare and how: Comparative transcriptomics for Evo‐Devo, in Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 324B, 372-382.
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Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
ArrayExpress Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Nicolas Salamin, UNIL Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Laurent Excoffier, UNIGE Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Laurent Duret, CNRS Lyon Frankreich (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Gene Ontology Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Alexandre Reymond, UNIL Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Christophe Dessimoz, UCL Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation

Wissenschaftliche Veranstaltungen



Selber organisiert

Titel Datum Ort
Basel Computational Biology Conference 13.09.2017 Basel, Schweiz
Biocuration 2016 10.04.2016 Campus Biotech Geneve, Schweiz

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
130309 Detection of adaptive genomic interactions at different evolutionary time scales 01.09.2010 ProDoc (Forschungsmodul, FM)
133011 Bioinformatic study of molecular evolution in the context of animal development and anatomy 01.10.2011 Projektförderung (Abt. I-III)
120624 Comparative modular analysis of gene expression in vertebrate development 01.10.2008 ProDoc (Forschungsmodul, FM)
143768 Efficient computational solutions for advanced codon models of natural selection 01.04.2013 Interdisziplinäre Projekte

Abstract

Morphological and developmental innovations must be encoded in genomes, and thus their evolution must be understandable at least in part in terms of genome evolution. Among these innovations, at least some are expected to be adaptive. The proportion of adaptive changes in developmental evolution, and the proportion of developmental changes in adaptation, are both poorly known, the two topics having been studied separately since the neo-Darwinian synthesis. Functional genomics and population genomics, together with increasingly powerful and specific bioinformatics tools, provide us for the first time with a framework to integrate Evo-Devo with the study of adaptation. In this project, we intend to investigate this question using publicly available data and bioinformatics tools developed in our group, with a focus on two aspects: the role of gene and genome duplication in adaptation and in development; and the role of adaptation and neutral processes in the high inter-species divergence of genes expressed in late development, when divergent morphologies are established. The main challenge that we will address is distinguishing high evolutionary rates due to adaptation from high evolutionary rates due to neutral processes, for protein coding sequences, regulatory non coding sequences, and expression patterns.
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