Comparative transcriptomics and network reconstruction with applications to auxin signaling

Abstract

Das Aussehen von Lebewesen oder deren Reaktion auf Reize wird durch das Expressionsverhalten von Genen bestimmt. In dieser Arbeit wird die molekulare Reaktion verschiedener Ökotypen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana und der Nicht-Modellflanze Arabidopsis lyrata auf Auxin, ein essentielles Pflanzenhormon, untersucht. Es wird ein Verfahren präsentiert, das die Berechnung von verlässlichen Genexpressionswerten für Nicht-Modellpflanzen ermöglicht. Das Expressionsverhalten von Genen wird durch andere Gene bzw. deren Proteinprodukte reguliert. Diese Gen-Interaktionen können durch lineare Modellierung in sogenannte Co-Expressionsnetzwerke überführt werden. In diesen Netzwerken werden im präsentierten Verfahren auch explizit negative Interaktionen zwischen Genen mit betrachtet, da diese neben den positiven Interaktionen in biologischen Prozessen von Bedeutung sind. Die präsentierten Verfahren führten zu neuen Erkenntnissen der molekularen Reaktion von Arabidospis auf Auxin.

The appearance of organisms or their reaction to stimuli is determined by gene expression levels. This work aims at studying the molecular response of various ecotypes of the model plant Arabidopsis thaliana and the non-model plant Arabidopsis lyrata on treatment with Auxin, an essential plant hormone. An approach to compute reliable gene expression values for non-model plants is presented. The expression level of genes is regulated by other genes or rather their protein products. Such gene-to-gene interactions can be transfered into co-expression networks by linear modeling. Because they are biologically relevant, the new approach explicitly models negative in addition to positive interactions between genes. The presented approaches gained new insights into the molecular reaction of Arabidopsis plants on treatment with Auxin.