PhD Jeroen Crappé: Micropeptides as non-classical bioactive peptides in Eukaryotes, a ribosome profiling centered approach

(Full English dissertation: http://hdl.handle.net/1854/LU-5835420)
Micropeptiden zijn een nieuwe klasse van bioactieve peptiden die afgeschreven worden van kleine open leesramen. Tot voor kort werden ze zeer vaak over het hoofd gezien tijdens grootschalige annotatieprojecten. Toch werden reeds een handvol micropeptiden ontdekt en na functionele karakterisatie gelinkt aan belangrijke embryologische en morfogenetische functies in plant en dier. Systematische en/of genoomwijde zoektochten naar kleine open leesramen werden reeds uitgevoerd in Saccharomyces cerevisiae, Arabidopsis thaliana en Drosophila melanogaster. Hierbij werden honderden coderende en getranscripteerde sequenties ontdekt. Dergelijke zoektochten in eukaryoten met grotere genomen, zoals zoogdieren, werden omwille van hun computationele complexiteit nog niet uitgevoerd. Genoomwijde annotatieprojecten werden mogelijk gemaakt door de snelle ontwikkeling van goedkope en hoge-doorvoer sequeneringstechnologieën. De zeer recente ontwikkeling van de ribosoom profileringsstrategie, maakte voor het eerst de genoomwijde studie van het translatieproces mogelijk. Doordat vertalende ribosomen in staat zijn om een mRNA fragment te beschermen, kan hun positie bepaald worden. Bijgevolg kunnen open leesramen geprediceerd worden door het combineren van de positionele informatie van initërende en elongerende ribosomen. Binnen dit doctoraal onderzoek werd een genoomwijde in silico identificatiestrategie, steunend op verschillende conserveringskenmerken, gecombineerd met experimentele informatie in de vorm van ribosoom profileringsdata om nieuwe en mogelijks coderende kleine open leesramen te identificeren in het Mus musculus genoom. Op deze manier konden tientallen hoog-geconserveerde, door ribosomen gebonden en mogelijks coderende kleine open leesramen geïdentificeerd worden. Daarnaast werden twee tools ontwikkeld die de analyse van ribosoom sequeneringsdata faciliteren. PROTEOFORMER is de eerste publiek beschikbare bio-informatica analyse pijplijn specifiek gericht op de verwerking van ribosoom profileringsdata (link to paper). RIBOsORF daarentegen, is specifiek gericht op het identificeren van kleine open leesramen in deze ribosoom profileringsdata en bevat verschillende filter modules die de eventuele peptide coderende eigenschappen van deze kleine open leesramen kunnen nagaan. De resultaten en tools die binnen dit doctoraatsonderzoek bekomen werden, zullen verdere vooruitgang in het micropeptide onderzoeksveld faciliteren. Hun ontdekking en verdere functionele validatie kan en zal meer dan waarschijnlijk een significante impact hebben op zowel onze biologische kennis, als binnen de medische wereld.