БҰТЫН ГЕНОМДЫ ҚАЙТА РЕЗЕКВЕНЦИЯЛАУ
Қытай популяциясындағы құрылым нұсқалары және олардың фенотиптерге, ауруларға және популяцияның бейімделуіне әсері
Нанопора |PacBio |Тұтас геномды қайта секвенирлеу |Құрылымдық вариацияны шақыру
Бұл зерттеуде Nanopore PromethION секвенциясы Biomarker Technologies компаниясымен қамтамасыз етілген.
Маңызды жерлер
Бұл зерттеуде адам геномындағы құрылымдық вариациялардың (SV) жалпы ландшафты Nanopore PromethION платформасында ұзақ оқылатын секвенирлеудің көмегімен ашылды, бұл фенотиптерде, ауруларда және эволюцияда SV түсінігін тереңдетеді.
Эксперименттік дизайн
Үлгілер: 68 фенотиптік және клиникалық өлшемдері бар 405 бір-біріне қатысы жоқ қытайлықтардың (206 ер және 199 әйел) шеткергі қан лейкоциттері.Барлық даралардың ішінде 124 дарадан тұратын тектік аймақтар Солтүстікте провинциялар болды, 198 даралар Оңтүстікте, 53 Оңтүстік Батыста және 30 белгілі емес.
Тізбектеу стратегиясы: Nanopore 1D оқулары және PacBio HiFi оқулары бар толық геномды ұзақ оқу секвенциясы (LRS).
Тізбектеу платформасы: Nanopore PromethION;PacBio жалғасы II
Құрылымды өзгертуге шақыру
Сурет 1. SV шақыру және сүзу жұмыс процесі
Негізгі жетістіктері
Құрылымның вариациясын табу және тексеру
Nanopore күндер жинағы: PromethION секвенирлеу платформасында жасалған барлығы 20,7 Тб таза оқулар, бір үлгі үшін орташа 51 Гб деректерге жетеді, шамамен.17 есе тереңдікте.
Анықтамалық геномды туралау (GRCh38): 94,1% орташа карталау жылдамдығына қол жеткізілді.Қателердің орташа деңгейі (12,6%) алдыңғы салыстыру зерттеуіне ұқсас болды (12,6%) (2b және 2c-сурет)
Құрылымды өзгерту (SV) қоңырауы: осы зерттеуде қолданылған SV қоңырау шалушыларына Sniffles, NanoVar және NanoSV кіреді.Сенімділігі жоғары SV кем дегенде екі қоңырау шалушы анықтаған және тереңдік, ұзындық және аймақ бойынша сүзгіден өткен SV ретінде анықталды.
Әрбір үлгіде орта есеппен 18 489 (15 439-дан 22 505-ке дейін) жоғары сенімді SV анықталды.(2d, 2e және 2f суреті)
Сурет 2. Nanopore деректер жинағы арқылы анықталған SV жалпы пейзажы
PacBio арқылы тексеру: бір үлгіде (HG002, еншілес) анықталған SV файлдары PacBio HiFi деректер жинағы арқылы тексерілді.Жалпы жалған табу деңгейі (FDR) 3,2% құрады, бұл Nanopore оқулары бойынша салыстырмалы сенімді SV сәйкестендіруді көрсетеді.
Артық емес SV және геномдық ерекшеліктер
Артық емес SV: 67 405 DEL, 60 182 INS, 3956 DUP және 769 INV қамтитын барлық үлгілердегі SV біріктіру арқылы 132 312 артық емес SV жиынтығы алынды.(3а-сурет)
Бар SV деректер жиынымен салыстыру: Бұл деректер жинағы жарияланған TGS немесе NGS деректер жинағымен салыстырылды.Салыстырылған төрт деректер жиынтығының ішінде LRS15, сонымен қатар ұзақ оқылатын секвенирлеу платформасының (PacBio) жалғыз деректер жинағы осы деректер жиынтығымен ең үлкен қабаттасуды бөлісті.Сонымен қатар, осы деректер жиынындағы SV-нің 53,3% (70 471) алғаш рет хабарланды.Әрбір SV түрін қарастыра отырып, ұзақ оқылатын реттілік деректер жинағы бар қалпына келтірілген INS саны қалған қысқа оқылатындарға қарағанда әлдеқайда көп болды, бұл ұзақ оқылатын реттілік INS анықтауда әсіресе тиімді екенін көрсетеді.(3b және 3c суреті)
Сурет 3. Әрбір SV түрі үшін артық емес SV қасиеттері
Геномдық ерекшеліктер: SV саны хромосома ұзындығына айтарлықтай сәйкес келетіні анықталды.Гендердің таралуы, қайталанулар, DEL (жасыл), INS (көк), DUP (сары) және INV (қызғылт сары) Circos диаграммасында көрсетілді, мұнда хромосома иықтарының соңында SV жалпы өсуі байқалды.(3d және 3e суреті)
SV ұзындығы: INS және DEL ұзындықтары PacBio HiFi деректер жинағы анықтағанмен сәйкес келетін DUP және INV ұзындықтарынан айтарлықтай қысқа екені анықталды.Барлық анықталған SV ұзындығы 395,6 Мб-қа дейін қосылды, ол бүкіл адам геномының 13,2% алады.Орташа алғанда SV бір адамға геномның 23,0 Мб (шамамен 0,8%) әсер етті.(3f және 3g суреті)
SV функционалдық, фенотиптік және клиникалық әсерлері
Функцияның болжамды жоғалуы(pLoF) SV: pLoF SVs кодтау нуклеотидтері жойылған немесе ORF өзгертілген CDS-пен әрекеттесетін SV ретінде анықталды.Барлығы 1 681 геннің CDS әсер ететін 1 929 pLoF SV аннотацияланды.Олардың ішінде 38 ген GO байыту талдауында «иммуноглобулинді рецепторлардың байланысуын» атап көрсетті.Бұл pLoF SV қосымшалары тиісінше GWAS, OMIM және COSMIC арқылы түсіндірілді.(4a және 4b суреті)
Фенотиптік және клиникалық маңызды SV: нанопора деректер жинағындағы бірқатар SV фенотиптік және клиникалық тұрғыдан маңызды екендігі көрсетілді.Гемоглобиннің Альфа 1 және 2 суббірлігінің (HBA1 және HBA2) гендерін дисфункциялаған үш адамда альфа-талассемияны тудыратыны белгілі 19,3 кб сирек гетерозиготалы DEL анықталды.Гемоглобин бета суббірлігі (HBB) гендік кодтау бойынша 27,4 кб басқа DEL басқа адамда анықталды.Бұл SV ауыр гемоглобинопатияларды тудыратыны белгілі болды.(4в-сурет)
Сурет 4. Фенотиптермен және аурулармен байланысты pLoF SV
2,4 кб жалпы DEL 35 гомозиготалы және 67 гетерозиготалы тасымалдаушыларда байқалды, ол өсу гомон рецепторының (GHR) 3-ші экзонының толық аймағын қамтиды.Гомозиготалы тасымалдаушылар гетерзиготалыларға қарағанда айтарлықтай қысқа болды (p=0,033).(4d-сурет)
Сонымен қатар, бұл SV екі аймақтық топ арасында популяция эволюциясын зерттеу үшін өңделген: Солтүстік және Оңтүстік Қытай.1, 2, 3, 6, 10, 12, 14 және 19-да таратылған айтарлықтай дифференциалды SV табылды, олардың ішінде ең жақсылары IGH, MHC және т.б. сияқты иммунитет аймақтарымен байланысты болды. Бұл SV-лердегі дифференциация генетикалық дрейфке және Қытайдағы субпопуляциялар үшін әртүрлі орталарға ұзақ мерзімді әсер етуіне байланысты болуы мүмкін.
Анықтама
Ву, Жикун және т.б.«Қытай популяциясындағы құрылымдық нұсқалар және олардың фенотиптерге, ауруларға және популяцияның бейімделуіне әсері».bioRxiv(2021).
Жаңалықтар мен маңызды оқиғалар соңғы сәтті жағдайларды Biomarker Technologies-пен бөлісуге, жаңа ғылыми жетістіктерді, сондай-ақ зерттеу барысында қолданылған көрнекті әдістерді түсіруге бағытталған.
Жіберу уақыты: 06 қаңтар 2022 ж