| dc.contributor.advisor | Schmitt, Armin Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Mekonnen, Yonatan Ayalew | |
| dc.date.accessioned | 2020-05-19T14:03:30Z | |
| dc.date.available | 2020-05-19T14:03:30Z | |
| dc.date.issued | 2020-05-19 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-13A0-0 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7982 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7982 | |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | de |
| dc.title | Identification of candidate signature genes and key regulators associated with trypanotolerance in the Sheko breed | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Hanotte, Olivier Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2020-01-31 | |
| dc.description.abstractger | Die Afrikanische Trypanosomiasis wird durch ein parasitisches Protozoon verursacht, das die Gesundheit von Nutztieren beeinträchtigt. Die Tierproduktion in Äthiopien wird durch diese Krankheit erheblich gestört. Diverse Maßnahmen zu ihrer Eindämmung blieben erfolglos. Die Afrikanische Trypanosomiasis befällt einheimische Rinderrassen in unterschiedlichem Ausmaß. Die Rasse Sheko weist jedoch eine höheres Toleranzniveau als andere Rassen auf. Die Toleranzeigenschaften bei Sheko werden gemeinhin mit seinem taurinen Genomanteil in Verbindung gebracht, sind jedoch auf genetischer Ebene noch nicht verstanden. Um den taurinen Anteil des Shekogenoms zu untersuchen, wird es mit elf anderen afrikanischen Rassen verglichen. Es zeigte sich, dass das Shekogenom sowohl taurine als auch indicine Wurzeln hat. Um selektive Sweeps im Shekogenom aufzudecken, werden drei Methoden angwandt: (i) der integrierte HaplotypenScore (iHS), (ii) das standardisierte logarithmierte Verhältnis der integrierten positionsspezifischen erweiterten Haplotypenhomozygosität (EHH) zwischen Populationen (Rsb) und (iii) die zusammengesetzte Likelihood-Verhältnis-Methode (CLR). Die zusammengefügten Ergebnisse dieser drei Methoden umfassen 99 genomische Regionen mit 364 sogenannten Signatur-Genen in Sheko. Unter diesen Genen wurden aufgrund ihrer in Publikationen dokumentierten biologischen Bedeutung 15 Gene ausgewählt. Zusätzlich wurden 13 überrepräsentierte Pathways und zehn MasterRegulatoren basierend auf Einträgen in der TRANSPATH-Datenbank der geneXplain-Plattform ermittelt. Die meisten dieser Pathways sind mit Reaktionen auf oxidativen Stress verknüpft, was eine mögliche Reaktion auf oxidativen Stress aufgrund der Trypanosomiasis-Infektion bei Sheko nahlegt. Weiterhin wurde die ansatzweise feststellbare Trypanotoleranz bei den Rassen Nuer, Benshangul und Gindeberet untersucht, indem die genomischen Kandidatenregionen, Gene, Schlüsselgene, überrepräsentierte Pathways und Master-Regulatoren in jeder Rasse mit denen von Sheko und untereinander verglichen. Zusätzlich wurden die identifizierten Gene und genomischen Regionen mit QTLs für Trypanotoleranz bei N’Dama und Muturu verglichen. Die gemeinsamen genomischen Regionen und Gene in Nuer, Benshangul und Gindeberet einerseits und in Sheko, N’Dama und Muturu andererseits wurden identifiziert. Die Schlüsselgene, überrepräsentierten Pathways und Master-Regulatoren, die Nuer, Benshangul und Gindeberet mit Sheko gemeinsam haben, wurden identifiziert. Die Ergebnisse legen nahe, dass Nuer, Benshangul und Gindeberet durch Trypanosomiasis evolutionär ähnlich geformt wurden. Die Ergebnisse in dieser Arbeit zeigen, dass der Master-Regulator Caspase, der in Sheko, Nuer und Benshangul gefunden wurde, eine Schlüssel-Protease ist, die zusammen mit anderen Master-Regulatoren eine wichtige
Rolle beim Aufkommen einer adaptiven Immunität spielt. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal die Wichtigkeit von Master-Regulatoren bei der Trypanotoleranz nicht nur der hier behandelten Rassen, sondern allgemein des Rinds, aufgezeigt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass genetische Interventionsstrategien notwendig sind um die Leistung anfälliger Tiere zu steigern. Weiterhin zeigt die Identifikation des Master-Regulators Caspase potentielle therapeuthische Targets für die Entwicklung neuer Wirkstoffe zur Behandlung von Trypanosomiasis auf. | de |
| dc.description.abstracteng | African Animal Trypanosomiasis (AAT) is caused by a protozoan parasite that affects the health of livestock. Livestock production in Ethiopia is severely hampered by AAT and various controlling measures were not successful to eradicate the disease. AAT affects the indigenous breeds in varying degrees. However, the Sheko breed shows better trypanotolerance than other breeds.
The tolerance attributes of Sheko are believed to be associated with its taurine genetic background but the genetic controls of these tolerance attributes of Sheko are not well understood. In order to investigate the level of taurine background in the genome, the genome of Sheko is compared with that of 11 other African breeds. The result shows that Sheko has an admixed genome composed of taurine and indicine ancestries. To identify selective sweeps in the Sheko genome, three
methods were applied: (i) The integrated haplotype score (iHS), (ii) the standardized log ratio of
integrated site specific extended haplotype homozygosity (EHH) between populations (Rsb), and
(iii) the composite likelihood ratio (CLR) method. The combined results of these methods reveal
99 genomic regions harboring 364 signature genes in Sheko. Out of the signature genes, 15 genes
are selected based on their biological importance described in the literature. In addition, 13 overrepresented pathways and 10 master regulators are identified in Sheko using the TRANSPATH database in the geneXplain platform. Most of the pathways are related to oxidative stress responses indicating a possible selection response against the induction of oxidative stress following trypanosomiasis infection in Sheko. Moreover, the trypanotolerance tendencies of the Nuer, Benshangul, and Gindeberet breeds are assessed by comparing the candidate genomic regions, genes, hub genes, overrepresented pathways, and master regulators identified in each breed with Sheko and among themselves. In addition, the identified genes and genomic regions are compared with the trypanotolerant QTL regions in N’Dama, and genes as well as genomic regions of Muturu.
The common genomic regions and genes in Nuer, Benshangul, and Gindeberet that are shared in common with Sheko, N’Dama, and Muturu are identified. Furthermore, the hub genes, overrepresented pathways, and master regulators in Nuer, Benshangul, and Gindeberet breeds which are in
common with Sheko are identified. These results indicate that the Nuer, Benshangul, and Gindeberet breeds have undergone similar evolutionary responses against trypanosomiasis. The findings reported in this thesis show that the master regulator Caspase which is identified in Sheko, Nuer, and Benshangul is a key protease that plays a major role in the emergence of adaptive immunity in
harmony with the other master regulators. In this thesis, I present for the first time the importance
of master regulators involved in trypanotolerance not only for the breeds included in this thesis but also in the context of cattle genomics. These results suggest that designing and implementing genetic intervention strategies is necessary to improve the performance of susceptible animals. Moreover, the identification of master regulator Caspase suggests potential candidate therapeutic targets for the development of new drugs for trypanosomiasis treatment. | de |
| dc.contributor.coReferee | Simianer, Henner Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | trypanosomiasis, trypanotolerant, selection signature, candidate signature genes, master regulators, overrepresented pathways | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-13A0-0-2 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Agrarwissenschaften | de |
| dc.subject.gokfull | Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) | de |
| dc.identifier.ppn | 169859819X | |