HELE GENOOMSVOLGORDERING
Struktuurvariante in Chinese bevolking en hul impak op fenotipes, siektes en bevolkingsaanpassing
Nanopore |PacBio |Hele genoom hervolgorde |Strukturele variasie roeping
In hierdie studie is Nanopore PromethION-volgordebepaling deur Biomarker Technologies verskaf.
Hoogtepunte
In hierdie studie is 'n algehele landskap van strukturele variasies (SV's) in menslike genoom geopenbaar met behulp van langleesvolgordebepaling op Nanopore PromethION-platform, wat die begrip van SV's in fenotipes, siektes en evolusie verdiep.
Eksperimentele ontwerp
Monsters: Leukosiete van perifere bloed van 405 onverwante Chinese individue (206 mans en 199 vroue) met 68 fenotipiese en kliniese metings.Onder alle individue was voorvaderlike streke van 124 individue provinsies in Noord, dié van 198 individue was Suid, 53 was Suidwes en 30 was nie bekend nie.
Volgordebepalingstrategie: Heelgenoom-langleesvolgordebepaling (LRS) met Nanopore 1D-lees en PacBio HiFi-lees.
Volgorde-platform: Nanopore PromethION;PacBio Vervolg II
Struktuur Variasie Roep
Figuur 1. Werkvloei van SV-oproepe en -filtrering
Hoofprestasies
Struktuurvariasie ontdekking en validering
Nanopore-datumstel: In totaal van 20,7 Tb skoon leess wat op PromethION-volgordebepalingsplatform gegenereer word, wat 'n gemiddeld van 51 Gb data per monster behaal, ongeveer.17-voudig in diepte.
Verwysingsgenoombelyning (GRCh38): Gemiddelde karteringtempo van 94.1% is bereik.Die gemiddelde foutkoers (12.6%) was soortgelyk aan 'n vorige maatstafstudie (12.6%) (Figuur 2b en 2c)
Struktuurvariasie(SV)-roeping: SV-oproepers wat in hierdie studie toegepas is, het Sniffles, NanoVar en NanoSV ingesluit.Hoë-vertroue SV's is gedefinieer as SV's wat deur ten minste twee bellers geïdentifiseer is en geslaagde filtrasies op diepte, lengte en streek.
'n Gemiddeld van 18 489 (wat wissel van 15 439 tot 22 505) hoë-vertroue SV's is in elke steekproef geïdentifiseer.(Figuur 2d, 2e en 2f)
Figuur 2. Algehele landskap van SVs geïdentifiseer deur Nanopore datastel
Validasie deur PacBio: SV's wat in een steekproef (HG002, kind) geïdentifiseer is, is bekragtig deur 'n PacBio HiFi-datastel.Die algehele vals-ontdekkingskoers (FDR) was 3,2%, wat 'n relatief betroubare SV-identifikasie deur Nanopore lees.
Nie-oortollige SV's en genomiese kenmerke
Nie-oortollige SV'e: 'n Stel van 132 312 nie-oortollige SV'e is verkry deur SV'e in alle monsters saam te voeg, wat 67 405 DEL'e, 60 182 INS'e, 3 956 DUP'e en 769 INV'e insluit.(Figuur 3a)
Vergelyking met bestaande SV-datastelle: Hierdie datastel is vergelyk met gepubliseerde TGS- of NGS-datastel.Binne die vier datastelle wat vergelyk is, het LRS15, wat ook die enigste datastel van langlees-volgordebepalingsplatform (PacBio) is, die grootste oorvleuelings met hierdie datastel gedeel.Boonop is 53,3% (70 471) van SV's in hierdie datastel vir die eerste keer aangemeld.Deur na elke SV-tipe te kyk, was die aantal herstelde INS'e met 'n langlees-volgordedatastel baie groter as die res van die kortgeleesdes, wat aandui dat langlees-volgordebepaling besonder doeltreffend is in INS'e-opsporing.(Figuur 3b en 3c)
Figuur 3. Eienskappe van nie-oortollige SVs vir elke SV tipe
Genomiese kenmerke: Aantal SVs is beduidend gekorreleer met chromosoomlengte.Verspreiding van gene, herhalings, DELs(groen), INS(blou), DUP(geel) en INV(oranje) is op 'n Circos-diagram vertoon, waar 'n algemene toename in SV aan die einde van chromosoomarms waargeneem is.(Figuur 3d en 3e)
Lengte van SV's: Lengtes van INS'e en DEL's is aansienlik korter gevind as dié van DUP's en INV's, wat ooreenstem met dié wat deur PacBio HiFi-datastel geïdentifiseer is.Lengte van alle geïdentifiseerde SV's het tot 395,6 Mb bygevoeg, wat 13,2% van die hele menslike genoom beslaan het.SV's het gemiddeld 23.0 Mb (ongeveer 0.8%) genoom per individu beïnvloed.(Figuur 3f en 3g)
Funksionele, fenotipiese en kliniese impakte van SV's
Voorspelde verlies van funksie(pLoF) SVs: pLoF SVs is gedefinieer as SVs in wisselwerking met CDS, waar koderende nukleotiede geskrap is of ORFs verander is.In totaal is 1 929 pLoF SV's wat CDS van 1 681 gene beïnvloed, geannoteer.Daarin het 38 gene "immunoglobulienreseptorbinding" in GO-verrykingsanalise uitgelig.Hierdie pLoF SVs is verder geannoteer deur onderskeidelik GWAS, OMIM en COSMIC.(Figuur 4a en 4b)
Fenotipies en klinies relevante SV's: 'n Aantal SV in nanopore datastel is getoon om fenotipies en klinies relevant te wees.'n Seldsame heterosigotiese DEL van 19.3 kb, wat bekend is om alfa-talassemie te veroorsaak, is geïdentifiseer in drie individue wat gene van Hemoglobien Subeenheid Alpha 1 en 2 (HBA1 en HBA2) disfunksioneer.Nog 'n DEL van 27.4 kb op geenkodering Hemoglobien Subeenheid Beta(HBB) is in 'n ander individu geïdentifiseer.Dit was bekend dat hierdie SV ernstige hemoglobinopatieë veroorsaak.(Figuur 4c)
Figuur 4. pLoF SVs geassosieer met fenotipes en siektes
'n Algemene DEL van 2.4 kb is waargeneem in 35 homosigotiese en 67 heterosigotiese draers, wat die volledige streek van die 3de ekson van Growth Homone Receptor (GHR) dek.Die homosigotiese draers is aansienlik korter gevind as hetersigotiese draers (p=0.033).(Figuur 4d)
Verder is hierdie SV's verwerk vir populasie-evolusionêre studies tussen twee streekgroepe: Noord- en Suid-China.Beduidende differensiële SVs is gevind versprei op Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 en 19, waarbinne tops geassosieer is met immuniteitstreke, soos IGH, MHC, ens. Dit is redelik om te spekuleer dat die differensiasie in hierdie SVs kan as gevolg van genetiese drywing en langtermyn blootstelling aan diverse omgewings vir sub-bevolkings in China.
Verwysing
Wu, Zhikun, et al."Struktuurvariante in Chinese bevolking en hul impak op fenotipes, siektes en bevolkingsaanpassing."bioRxiv(2021).
Nuus en hoogtepunte poog om die nuutste suksesvolle gevalle met Biomarker Technologies te deel, nuwe wetenskaplike prestasies vas te lê sowel as prominente tegnieke wat tydens die studie toegepas is.
Postyd: Jan-06-2022