BÜTÜN GENOMUN YENİDƏNDİRİLMƏSİ
Çin əhalisinin struktur variantları və onların fenotiplərə, xəstəliklərə və əhalinin uyğunlaşmasına təsiri
Nanopor |PacBio |Bütün genomun təkrar ardıcıllığı |Struktur dəyişikliyi çağırışı
Bu işdə Nanopore PromethION ardıcıllığı Biomarker Technologies tərəfindən təmin edilmişdir.
Vurğulananlar
Bu araşdırmada, fenotiplərdə, xəstəliklərdə və təkamüldə SV-lərin başa düşülməsini dərinləşdirən Nanopore PromethION platformasında uzun müddət oxunan ardıcıllığın köməyi ilə insan genomunda struktur variasiyaların (SV) ümumi mənzərəsi aşkar edilmişdir.
Eksperimental Dizayn
Nümunələr: 68 fenotipik və klinik ölçmə ilə əlaqəli olmayan 405 Çin fərdinin (206 kişi və 199 qadın) periferik qan leykositləri.Bütün fərdlər arasında 124 fərdin əcdad bölgələri Şimalda əyalətlər, 198 fərdlərinkilər Cənubi, 53-ü Cənub-Qərb və 30-u məlum deyildi.
Ardıcıllıq strategiyası: Nanopore 1D oxumaları və PacBio HiFi oxumaları ilə bütün genomun uzun müddət oxunan ardıcıllığı (LRS).
Ardıcıllıq platforması: Nanopore PromethION;PacBio davamı II
Struktur Variasiya Çağırışı
Şəkil 1. SV çağırışının və filtrasiyanın iş axını
Əsas Nailiyyətlər
Struktur dəyişikliyinin kəşfi və təsdiqi
Nanopore tarix dəsti: PromethION sıralama platformasında generasiya edilmiş cəmi 20,7 Tb təmiz oxunuş, hər nümunə üçün orta hesabla 51 Gb məlumat əldə etmək, təqribən.17 qat dərinlikdə.
İstinad genomunun uyğunlaşdırılması (GRCh38): 94,1% orta xəritələşdirmə dərəcəsi əldə edildi.Orta səhv dərəcəsi (12,6%) əvvəlki müqayisə tədqiqatına (12,6%) bənzəyirdi (Şəkil 2b və 2c)
Struktur dəyişikliyi (SV) çağırışı: Bu tədqiqatda tətbiq edilən SV zəng edənlərə Sniffles, NanoVar və NanoSV daxildir.Yüksək etibarlı SV-lər ən azı iki zəng edən tərəfindən müəyyən edilmiş və dərinlik, uzunluq və bölgə üzrə filtrasiyalardan keçmiş SV-lər kimi müəyyən edilmişdir.
Hər bir nümunədə orta hesabla 18,489 (15,439-dan 22,505-ə qədər) yüksək etibarlı SV müəyyən edilmişdir.(Şəkil 2d, 2e və 2f)
Şəkil 2. Nanopore verilənlər bazası ilə müəyyən edilmiş SV-lərin ümumi mənzərəsi
PacBio tərəfindən doğrulama: Bir nümunədə müəyyən edilmiş SV-lər (HG002, uşaq) PacBio HiFi verilənlər dəsti ilə təsdiq edilmişdir.Ümumi saxta kəşf nisbəti (FDR) 3,2% təşkil etdi, bu da Nanopore oxunuşları ilə nisbətən etibarlı SV identifikasiyasını göstərir.
Qeyri-ehtiyatsız SV-lər və genomik xüsusiyyətlər
Qeyri-ehtiyatsız SV-lər: 67,405 DEL, 60,182 INS, 3,956 DUP və 769 INV daxil olmaqla, bütün nümunələrdə SV-lərin birləşdirilməsi ilə 132,312 lazımsız SV dəsti əldə edilmişdir.(Şəkil 3a)
Mövcud SV məlumat dəstləri ilə müqayisə: Bu məlumat dəsti dərc edilmiş TGS və ya NGS verilənlər bazası ilə müqayisə edilmişdir.Müqayisə edilən dörd məlumat dəsti daxilində uzun müddət oxunan ardıcıllıq platformasından (PacBio) yeganə məlumat dəsti olan LRS15 bu verilənlər dəsti ilə ən böyük üst-üstə düşmələri paylaşdı.Bundan əlavə, bu məlumat dəstindəki SV-lərin 53,3%-i (70,471) ilk dəfə bildirilmişdir.Hər bir SV növünə nəzər saldıqda, uzun müddət oxunan ardıcıllıq verilənlər bazasına malik bərpa edilmiş INS-lərin sayı qalan qısa oxunanlardan xeyli çox idi və bu, uzun müddət oxunan ardıcıllığın INS-lərin aşkarlanmasında xüsusilə səmərəli olduğunu göstərir.(Şəkil 3b və 3c)
Şəkil 3. Hər bir SV növü üçün lazımsız SV-lərin xüsusiyyətləri
Genomik xüsusiyyətlər: SV-lərin sayının xromosom uzunluğu ilə əhəmiyyətli dərəcədə əlaqəli olduğu aşkar edilmişdir.Genlərin paylanması, təkrarlar, DEL (yaşıl), INS (mavi), DUP (sarı) və INV (narıncı) xromosom qollarının sonunda SV-də ümumi artımın müşahidə edildiyi Circos diaqramında göstərildi.(Şəkil 3d və 3e)
SV-lərin uzunluğu: INS və DEL-lərin uzunluqlarının PacBio HiFi verilənlər bazası ilə müəyyən edilmiş DUP və INV-lərdən əhəmiyyətli dərəcədə qısa olduğu aşkar edildi.Bütün müəyyən edilmiş SV-lərin uzunluğu 395,6 Mb-a qədər artdı ki, bu da bütün insan genomunun 13,2%-ni tutur.SV-lər orta hesabla fərd başına 23,0 Mb (təqribən 0,8%) genomu təsir etmişdir.(Şəkil 3f və 3g)
SV-lərin funksional, fenotipik və klinik təsirləri
Proqnozlaşdırılan funksiya itkisi(pLoF) SV-lər: pLoF SV-lər kodlaşdırıcı nukleotidlərin silindiyi və ya ORF-lərin dəyişdirildiyi CDS ilə qarşılıqlı əlaqədə olan SV-lər kimi müəyyən edilmişdir.Ümumilikdə 1,681 genin CDS-yə təsir edən 1,929 pLoF SV-yə şərh verilmişdir.Bunların içərisində 38 gen GO zənginləşdirmə analizində "immunoqlobulin reseptorlarının bağlanmasını" vurğuladı.Bu pLoF SV-lər daha sonra müvafiq olaraq GWAS, OMIM və COSMIC tərəfindən şərh edilmişdir.(Şəkil 4a və 4b)
Fenotipik və klinik cəhətdən uyğun SV-lər: Nanopor verilənlər bazasında bir sıra SV-nin fenotipik və klinik cəhətdən uyğun olduğu göstərilmişdir.Alfa-talassemiyaya səbəb olduğu bilinən 19,3 kb-lik nadir heterozigot DEL, Hemoqlobin Alt Birimi Alfa 1 və 2 (HBA1 və HBA2) genlərini disfunksiyalı üç şəxsdə müəyyən edilmişdir.Hemoqlobin Alt Birimi Beta (HBB) gen kodlaşdırması üzrə 27,4 kb-lik daha bir DEL başqa bir şəxsdə müəyyən edilmişdir.Bu SV ciddi hemoglobinopatiyalara səbəb olduğu bilinirdi.(Şəkil 4c)
Şəkil 4. Fenotiplər və xəstəliklərlə əlaqəli pLoF SV
35 homozigot və 67 heterozigot daşıyıcıda 2,4 kb ümumi DEL müşahidə edilmişdir ki, bu da Böyümə Homon Reseptorunun (GHR) 3-cü ekzonunun tam bölgəsini əhatə edir.Homoziqot daşıyıcıların heterziqotlardan əhəmiyyətli dərəcədə qısa olduğu aşkar edilmişdir (p=0,033).(Şəkil 4d)
Bundan əlavə, bu SV-lər iki regional qrup arasında əhalinin təkamül tədqiqatları üçün işlənmişdir: Şimali və Cənubi Çin.Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 və 19-da paylanmış əhəmiyyətli dərəcədə diferensial SV-lər tapıldı, onların içərisində ən yaxşılar IGH, MHC və s. kimi immunitet bölgələri ilə əlaqələndirildi. bu SV-lərdə fərqlilik genetik sürüşmə və Çindəki alt populyasiyalar üçün uzun müddətli müxtəlif mühitlərə məruz qalma ilə əlaqədar ola bilər.
İstinad
Wu, Zhikun və b."Çin əhalisinin struktur variantları və onların fenotiplərə, xəstəliklərə və əhalinin uyğunlaşmasına təsiri."bioRxiv(2021).
Xəbərlər və Mövzular Ən son uğurlu hadisələri Biomarker Technologies ilə bölüşmək, yeni elmi nailiyyətləri, eləcə də tədqiqat zamanı tətbiq olunan görkəmli texnikaları əldə etmək məqsədi daşıyır.
Göndərmə vaxtı: 06 yanvar 2022-ci il