TIBUOK GENOME RESEQUENCING
Mga variant sa istruktura sa populasyon sa China ug ang epekto niini sa mga phenotypes, mga sakit ug pagpahiangay sa populasyon
Nanopore |PacBio |Tibuok genome re-sequencing |Pagtawag sa pagbag-o sa istruktura
Niini nga pagtuon, ang Nanopore PromethION sequencing gihatag sa Biomarker Technologies.
Mga highlight
Sa kini nga pagtuon, usa ka kinatibuk-ang talan-awon sa mga pagbag-o sa istruktura (SVs) sa genome sa tawo ang gipadayag sa tabang sa dugay nga pagbasa nga pagkasunud-sunod sa Nanopore PromethION platfrom, nga nagpalalom sa pagsabut sa mga SV sa mga phenotypes, mga sakit ug ebolusyon.
Eksperimental nga Disenyo
Mga sampol: Mga leukocyte sa peripheral nga dugo sa 405 nga walay kalabutan nga mga indibidwal nga Intsik (206 ka lalaki ug 199 ka babaye) nga adunay 68 ka phenotypic ug clinical measurements.Sa tanan nga mga indibidwal, ang mga rehiyon sa katigulangan sa 124 nga mga indibidwal mga probinsya sa North, kadtong sa 198 nga mga indibidwal ang South, 53 ang SouthWest ug 30 ang wala mailhi.
Estratehiya sa pagsunud-sunod: Tibuok nga genome nga dugay nang gibasa nga pagkasunud (LRS) nga adunay Nanopore 1D nga pagbasa ug PacBio HiFi nga pagbasa.
Pagsunod-sunod nga plataporma: Nanopore PromethION;PacBio Sequel II
Pagtawag sa Structure Variation
Figure 1. Workflow sa SV nga pagtawag ug pagsala
Pangunang mga Kalamposan
Pagdiskobre ug pag-validate sa kausaban sa istruktura
Nanopore dateset: Sa kinatibuk-an nga 20.7 Tb nga limpyo nga pagbasa nga nahimo sa PromethION sequencing platform, nga nakab-ot ang usa ka average nga 51 Gb nga datos matag sample, gibanabana.17-pilo ang giladmon.
Reference genome alignment(GRCh38): Average mapping rate nga 94.1% ang nakab-ot.Ang mean error rate (12.6%) susama sa usa ka una nga pagtuon sa benchmarking (12.6%) (Figure 2b ug 2c)
Structure variation(SV) calling: Ang SV callers nga gipadapat niini nga pagtuon naglakip sa Sniffles, NanoVar ug NanoSV.Ang mga high-confidence nga mga SV gihubit isip mga SV nga giila sa labing menos duha ka mga nanawag ug gipasa ang mga pagsala sa giladmon, gitas-on ug rehiyon.
Usa ka aberids nga 18,489 (gikan sa 15,439 hangtod 22,505) nga adunay taas nga pagsalig nga mga SV ang giila sa matag sample.(Figure 2d, 2e ug 2f)
Figure 2. Kinatibuk-ang talan-awon sa mga SV nga giila sa Nanopore dataset
Pag-validate ni PacBio: Ang mga SV nga giila sa usa ka sample(HG002, bata) gi-validate sa usa ka dataset sa PacBio HiFi.Ang kinatibuk-ang sayup nga pagkadiskobre nga rate (FDR) mao ang 3.2%, nga naghulagway sa usa ka medyo kasaligan nga pag-ila sa SV sa mga pagbasa sa Nanopore.
Non-redundant SVs ug genomic features
Non-redundant SVs: Usa ka set sa 132,312 non-redundant SVs ang nakuha pinaagi sa paghiusa sa SVs sa tanang sample, nga naglakip sa 67,405 DELs, 60,182 INSs, 3,956 DUPs ug 769 INVs.(Hulagway 3a)
Pagtandi sa naglungtad nga SV dataset: Kini nga dataset gitandi sa gipatik nga TGS o NGS dataset.Sulod sa upat ka mga dataset nga gitandi, ang LRS15, nga mao ra usab ang dataset gikan sa dugay na nga pagbasa nga sequencing platform (PacBio) mipaambit sa pinakadako nga mga overlap sa kini nga dataset.Dugang pa, 53.3%(70,471) sa mga SV sa kini nga dataset ang gitaho sa unang higayon.Pinaagi sa pagtan-aw sa matag matang sa SV, ang gidaghanon sa mga na-recover nga INS nga adunay dugay nang nabasa nga sequencing dataset mas dako pa kay sa uban nga mubo-basa, nga nagpakita nga ang dugay nga pagbasa nga sequencing ilabinang episyente sa INSs detection.(Figure 3b ug 3c)
Figure 3. Mga propyedad sa mga non-redundant nga SV para sa matag SV type
Mga bahin sa genomic: Ang gidaghanon sa mga SV nakit-an nga adunay kalabotan sa gitas-on sa chromosome.Ang pag-apod-apod sa mga gene, pag-usab, DEL (berde), INS (asul), DUP (dilaw) ug INV (orange) gipakita sa usa ka diagram sa Circos, diin ang usa ka kinatibuk-ang pagtaas sa SV naobserbahan sa katapusan sa mga bukton sa chromosome.(Figure 3d ug 3e)
Gitas-on sa mga SV: Ang mga gitas-on sa mga INS ug mga DEL nakit-an nga mas mubo kaysa sa mga DUP ug mga INV, nga miuyon sa mga giila sa PacBio HiFi dataset.Ang gitas-on sa tanan nga giila nga mga SV gidugang hangtod sa 395.6 Mb, nga nag-okupar sa 13.2% sa tibuuk nga genome sa tawo.Ang mga SV nakaapekto sa 23.0 Mb(gibana-bana nga 0.8%) sa genome matag indibidwal sa aberids.(Figure 3f ug 3g)
Functional, phenotypical ug klinikal nga epekto sa mga SV
Gitagna nga pagkawala sa function (pLoF) SVs: pLoF SVs gihubit ingon nga SVs nakig-interact sa CDS, diin ang coding nucleotides gitangtang o ORFs giusab.Sa kinatibuk-an nga 1,929 pLoF SVs nga nakaapekto sa CDS sa 1,681 nga mga gene ang gi-annotate.Sulod niana, 38 ka mga gene ang nagpasiugda sa "immunoglobulin receptor binding" sa GO enrichment analysis.Kini nga mga pLoF nga SV dugang nga gi-annotate sa GWAS, OMIM ug COSMIC, matag usa.(Figure 4a ug 4b)
Phenotypically ug clinically related SVs: Daghang SV sa nanopore dataset ang gipakita nga phenotypically ug clinically may kalabutan.Usa ka talagsaon nga heterozygous DEL nga 19.3 kb, nahibal-an nga hinungdan sa alpha-thalassemia, nahibal-an sa tulo ka mga indibidwal, nga nagdaot sa mga gene sa Hemoglobin Subunit Alpha 1 ug 2 ( HBA1 ug HBA2).Laing DEL nga 27.4 kb sa gene coding Hemoglobin Subunit Beta(HBB) giila sa laing indibidwal.Kini nga SV nahibal-an nga hinungdan sa grabe nga hemoglobinopathies.(Hulagway 4c)
Figure 4. pLoF SVs nga nalangkit sa mga phenotype ug mga sakit
Usa ka komon nga DEL nga 2.4 kb ang naobserbahan sa 35 homozygous ug 67 heterozygous carriers, nga naglangkob sa kompletong rehiyon sa 3rd exon sa Growth Homone Receptor(GHR).Ang mga homozygous carrier nakit-an nga labi ka mubo kaysa sa mga heterzygous (p = 0.033).(Hulagway 4d)
Dugang pa, kini nga mga SV giproseso alang sa mga pagtuon sa ebolusyon sa populasyon tali sa duha ka grupo sa rehiyon: North ug South China.Mahinungdanon nga mga kalainan sa SV ang nakit-an nga gipang-apod-apod sa Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 ug 19, diin, ang mga nanguna adunay kalabotan sa mga rehiyon sa resistensya, sama sa IGH, MHC, ug uban pa. Makataronganon ang pagbanabana nga ang Ang pagkalainlain sa kini nga mga SV mahimo’g tungod sa genetic drift ug dugay nga pagkaladlad sa lainlaing mga palibot alang sa mga sub-populasyon sa China.
Reperensya
Wu, Zhikun, ug uban pa."Mga variant sa istruktura sa populasyon sa China ug ang epekto niini sa mga phenotypes, mga sakit ug pagpahiangay sa populasyon."bioRxiv(2021).
Mga Balita ug Highlight nagtumong sa pagpaambit sa pinakabag-o nga malampuson nga mga kaso sa Biomarker Technologies, pagkuha sa nobela nga mga kalampusan sa siyensya ingon man sa mga prominenteng teknik nga gigamit sa panahon sa pagtuon.
Oras sa pag-post: Ene-06-2022