БҮТҮН ГЕНОМДУ КАЙТАРУУ
Кытай калкынын структуралык варианттары жана алардын фенотиптерге, ооруларга жана калктын адаптациясына тийгизген таасири
Nanopore |PacBio |Бүтүндөй геномду кайра секвенирлөө |Структуралык вариацияны чакыруу
Бул изилдөөдө Nanopore PromethION секвенциясы Biomarker Technologies тарабынан берилген.
Маанилүү учурлар
Бул изилдөөдө Nanopore PromethION платформасында көптөн бери окулуучу секвенирлөөнүн жардамы менен адам геномундагы структуралык вариациялардын (SV) жалпы пейзажы ачылды, бул фенотиптерде, ооруларда жана эволюцияда SV түшүнүгүн тереңдетет.
Эксперименталдык дизайн
Үлгүлөр: 68 фенотиптик жана клиникалык өлчөөлөр менен байланышы жок 405 кытай адамдын (206 эркек жана 199 аял) перифериялык кан лейкоциттери.Бардык инсандардын ичинен 124 инсандын ата-бабаларынын аймактары түндүктөгү провинциялар болгон, 198 инсандыкы түштүк, 53ү түштүк-батыш жана 30у белгилүү эмес.
Тартиптештирүү стратегиясы: Nanopore 1D окуулары жана PacBio HiFi окуулары менен бүтүндөй геномду узак окуу секвенциясы (LRS).
Sequencing платформасы: Nanopore PromethION;PacBio уландысы II
Структуранын вариациясын чакыруу
Сүрөт 1. SV чакыруу жана чыпкалоо процесси
Негизги жетишкендиктер
Түзүмдүн вариациясын табуу жана текшерүү
Nanopore даталар топтому: PromethION секвенирлөө платформасында жалпысынан 20,7 Тб таза окуу түзүлүп, бир үлгү үчүн орточо 51 Гб маалыматка жетет, болжол менен.17 эсе тереңдикте.
Маалымдама геномунун тегиздөөсү (GRCh38): 94,1% картага түшүрүү көрсөткүчүнүн орточо көрсөткүчү жетишилди.Каталардын орточо деңгээли (12,6%) мурунку салыштыруу изилдөөсүнө окшош болгон (12,6%) (сүрөт 2b жана 2c)
Түзүмдүн өзгөрүшү (SV) чалуу: Бул изилдөөдө колдонулган SV чалуучуларга Sniffles, NanoVar жана NanoSV кирди.Ишенимдүүлүгү жогору SV'лер кеминде эки чалуучу тарабынан аныкталган жана тереңдик, узундук жана аймак боюнча чыпкалоодон өткөн SV катары аныкталган.
Ар бир үлгүдө орто эсеп менен 18 489 (15 439дан 22 505ке чейин) жогорку ишенимдүү SV аныкталды.(Сүрөт 2d, 2e жана 2f)
Сүрөт 2. Nanopore маалымат топтому тарабынан аныкталган SV'лердин жалпы пейзажы
PacBio тарабынан текшерүү: бир үлгүдө аныкталган SV'лер (HG002, бала) PacBio HiFi берилиштер топтому тарабынан текшерилген.Жалпы жалган ачылыш курсу (FDR) 3,2% түздү, бул Nanopore окуулары тарабынан салыштырмалуу ишенимдүү SV идентификациясын чагылдырат.
Ашыкча эмес SVs жана геномдук өзгөчөлүктөр
Артык эмес SV: 132,312 ашыкча эмес SV топтому бардык үлгүлөрдөгү SV'лерди бириктирүү жолу менен алынды, анын ичине 67,405 DEL, 60,182 INS, 3,956 DUP жана 769 INV кирет.(Figure 3a)
Учурдагы SV берилиштер топтому менен салыштыруу: Бул маалымат топтому жарыяланган TGS же NGS маалымат топтому менен салыштырылган.Салыштырылган төрт маалымат топтомунун ичинде LRS15, ал ошондой эле көптөн бери окулуучу секвенирлөө платформасынан (PacBio) жалгыз маалымат топтому болуп саналат.Мындан тышкары, бул маалымат топтомундагы SV'лердин 53,3% (70,471) биринчи жолу билдирилди.Ар бир SV түрүн карап чыгуу менен, узак окуу секвенирлөө маалымат топтому менен калыбына келтирилген INSтердин саны калган кыска окууларга караганда алда канча көп болгон, бул узак окуу ырааттуулугу INS аныктоодо өзгөчө натыйжалуу экенин көрсөтүп турат.(Сүрөт 3b жана 3c)
Сүрөт 3. Ар бир SV түрү үчүн ашыкча эмес SV'лердин касиеттери
Геномдук өзгөчөлүктөр: SVs саны хромосоманын узундугу менен олуттуу байланышта болгон.Гендердин бөлүштүрүлүшү, кайталануу, DELs(жашыл), INS(көк), DUP(сары) жана INV(кызгылт сары) Circos диаграммасында көрсөтүлгөн, мында хромосомалардын колдорунда SV жалпы өсүшү байкалган.(Сүрөт 3d жана 3e)
SV'лердин узундугу: INS жана DELдердин узундугу DUPs жана INVтерге караганда бир кыйла кыскараак экени аныкталды, алар PacBio HiFi маалымат топтому тарабынан аныкталгандарга дал келет.Бардык аныкталган SVs узундугу 395,6 Мб чейин кошулду, ал бүт адам геномунун 13,2% ээлейт.SVs орточо 23,0 Мб (болжол менен 0,8%) геномду таасир эткен.(3f жана 3g сүрөтү)
СВнын функционалдык, фенотиптик жана клиникалык таасирлери
Функциянын болжолдонгон жоготуусу(pLoF) SV: pLoF SVs CDS менен өз ара аракеттенген SV катары аныкталган, мында коддоочу нуклеотиддер жок кылынган же ORFs өзгөртүлгөн.Жалпысынан 1,681 гендин CDSке таасирин тийгизген 1,929 pLoF SV аннотацияланган.Алардын ичинде 38 ген GO байытуу анализинде "иммуноглобулиндик рецепторлордун байланышын" баса белгилеген.Бул pLoF SVs кошумча GWAS, OMIM жана COSMIC тарабынан аннотацияланган.(Сүрөт 4a жана 4b)
Фенотиптик жана клиникалык жактан актуалдуу SV'лер: Нанопур маалымат топтомундагы бир катар SV фенотиптик жана клиникалык жактан актуалдуу экени көрсөтүлдү.Альфа-талассемияны пайда кылуучу сейрек кездешүүчү 19,3 кб гетерозиготалуу DEL үч адамда аныкталган, алар гемоглобиндин Alpha 1 жана 2 (HBA1 жана HBA2) суббирдигинин гендерин иштен чыгарышкан.Гемоглобиндин гемоглобин суббирдигинин бета(HBB) коддоосу боюнча дагы бир DEL 27,4 кб башка адамда аныкталган.Бул SV олуттуу гемоглобинопатияларды пайда кылганы белгилүү болгон.(4c-сүрөт)
Сүрөт 4. pLoF SVs фенотиптерге жана ооруларга байланыштуу
2,4 кб жалпы DEL 35 гомозиготалуу жана 67 гетерозиготалуу алып жүрүүчүдө байкалган, ал өсүү гомон рецепторунун (GHR) 3-экзонунун толук аймагын камтыйт.Гомозиготалуу алып жүрүүчүлөр гетерзиготалууларга караганда кыйла кыскараак табылган (p=0,033).(4d-сүрөт)
Андан тышкары, бул SVs эки аймактык топтун ортосунда популяциянын эволюциялык изилдөөлөрү үчүн иштелип чыккан: Түндүк жана Түштүк Кытай.Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 жана 19-да бөлүштүрүлгөн олуттуу дифференциалдык SV табылды, алардын ичинде эң жогоркулары IGH, MHC ж.б. сыяктуу иммунитет аймактары менен байланышкан. Бул SV-лардагы дифференциация генетикалык дрейфке жана Кытайдагы субпопуляциялар үчүн ар кандай чөйрөгө узак мөөнөттүү дуушар болушуна байланыштуу болушу мүмкүн.
Шилтеме
Ву, Жикун жана башкалар."Кытай калкынын структуралык варианттары жана алардын фенотиптерге, ооруларга жана калктын адаптациясына тийгизген таасири."bioRxiv(2021).
Жаңылыктар жана кызыктуу окуялар акыркы ийгиликтүү учурларды Biomarker Technologies менен бөлүшүүгө, жаңы илимий жетишкендиктерге, ошондой эле изилдөө учурунда колдонулган көрүнүктүү ыкмаларга ээ болууга багытталган.
Посттун убактысы: 2022-жылдын 6-январына чейин