VOLLZÄIT GENOME RESEQUENCING
Strukturvarianten an der chinesescher Bevëlkerung an hiren Impakt op Phänotypen, Krankheeten a Bevëlkerungsadaptatioun
Nanopor |PacBio |Ganz Genom Re-Sequencing |Strukturell Variatioun Callling
An dëser Etude gouf Nanopore PromethION Sequenzéierung vu Biomarker Technologies geliwwert.
Highlights
An dëser Etude gouf eng Gesamtlandschaft vu strukturelle Variatiounen (SVs) am mënschleche Genom opgedeckt mat Hëllef vu laang gelies Sequenzéierung op Nanopore PromethION Plattform, wat d'Verstoe vu SVs a Phänotypen, Krankheeten an Evolutioun verdéift.
Experimentell Design
Echantillon: Periphere Bluttleukozyten vu 405 net verwandte Chinesesch Individuen (206 Männercher an 199 Weibercher) mat 68 phänotypesche a klineschen Miessunge.Ënnert all Individuen, Vorfahrenregiounen vun 124 Individuen ware Provënzen am Norden, déi vun 198 Individuen ware Süd, 53 ware Südwesten an 30 waren net bekannt.
Sequencing Strategie: Ganz Genom Long-read Sequencing (LRS) mat Nanopore 1D Liest a PacBio HiFi Liest.
Sequenzéierungsplattform: Nanopore PromethION;PacBio Sequel II
Struktur Variatioun Opruff
Figur 1. Workflow vun SV Vocatioun an Filteren
Main Leeschtungen
Struktur Variatioun Entdeckung a Validatioun
Nanopore Dateset: Am Ganzen 20,7 Tb propper Liesungen generéiert op der PromethION Sequenzéierungsplattform, fir en Duerchschnëtt vu 51 Gb Daten pro Probe z'erreechen, ongeféier.17-fach an Déift.
Referenz Genom Ausrichtung (GRCh38): Duerchschnëtt Kartéierungsquote vun 94,1% gouf erreecht.Déi duerchschnëttlech Fehlerquote (12.6%) war ähnlech wéi eng fréier Benchmarkingstudie (12.6%) (Dorënner 2b an 2c)
Strukturvariatioun (SV) Uruff: SV Uruffer, déi an dëser Etude applizéiert goufen, enthalen Sniffles, NanoVar an NanoSV.Héichvertrauen SVs goufen als SVs definéiert vun op d'mannst zwee Uruffer identifizéiert a passéiert Filtratiounen op Déift, Längt a Regioun.
En Duerchschnëtt vun 18.489 (rangéiert vu 15.439 bis 22.505) High-Vertrauen SVs goufen an all Probe identifizéiert.(Figure 2d, 2e an 2f)
Figur 2. Gesamtlandschaft vun SVs identifizéiert vun Nanopore Dataset
Validatioun vum PacBio: SVs identifizéiert an enger Probe (HG002, Kand) goufe vun engem PacBio HiFi Dataset validéiert.D'allgemeng falsch Entdeckung Taux (FDR) war 3,2%, illustréiert eng relativ zouverlässeg SV Identifikatioun vun Nanopore liesen.
Net-redundante SVs a genomesch Funktiounen
Net-redundante SVs: Eng Rei vun 132.312 Net-redundante SVs goufen duerch Fusioun SVs an all Echantillon kritt, déi ëmfaasst 67.405 DELs, 60.182 INS, 3.956 DUPs an 769 INVs.(Bild 3a)
Verglach mat existéierte SV Datesätz: Dës Datesaz gouf mat publizéierten TGS oder NGS Datesätz verglach.Bannent de véier Datesätz verglach, LRS15, dat ass och deen eenzegen Dataset vun der laang gelies Sequenzéierungsplattform (PacBio) huet déi gréissten Iwwerlappunge mat dësem Dataset gedeelt.Ausserdeem goufen 53.3% (70.471) vun SVs an dësem Dataset fir d'éischte Kéier gemellt.Andeems Dir an all SV Typ kuckt, war d'Zuel vun erholl INS mat laang gelies Sequenzéierungsdates vill méi grouss wéi déi aner kuerz gelies, wat beweist datt laang gelies Sequenzéierung besonnesch effizient an der INS Detektioun ass.(Figure 3b an 3c)
Figur 3. Eegeschafte vun Net-iwwerflësseg SVs fir all SV Typ
Genomesch Fonctiounen: Zuel vun SVs gouf wesentlech mat chromosome Längt korreléiert fonnt.Verdeelung vun Genen, widderhuelen, DELs (gréng), INS (blo), DUP (giel) an INV (orange) sech op engem Circos Diagramm ugewisen, wou eng allgemeng Erhéijung vun SV um Enn vun chromosome Waffen observéiert goufen.(Bild 3d an 3e)
Längt vun SVs: Längt vun INS an DELs goufe wesentlech méi kuerz fonnt wéi déi vun DUPs an INVs, déi ausgemaach mat deenen identifizéiert vum PacBio HiFi Dataset.Längt vun all identifizéierten SVs bäigefüügt bis zu 395,6 Mb, déi 13,2% vum ganze mënschleche Genom besat hunn.SVs betraff 23,0 Mb (ongeféier 0,8%) vum Genom pro Persoun am Duerchschnëtt.(Figure 3f an 3g)
Funktionell, phenotypesch a klinesch Auswierkunge vu SVs
Virausgesot Funktiounsverloscht (pLoF) SVs: pLoF SVs goufen definéiert als SVs interagéiert mat CDS, wou kodéierend Nukleotiden geläscht goufen oder ORFs geännert goufen.Am Ganzen 1.929 pLoF SVs déi CDS vun 1.681 Genen beaflossen goufen annotéiert.Bannent deenen hunn 38 Genen "Immunoglobulin Rezeptor Bindung" an der GO Beräicherungsanalyse beliicht.Dës pLoF SVs goufen weider vun GWAS, OMIM an COSMIC annotéiert, respektiv.(Figure 4a a 4b)
Phenotypesch a klinesch relevant SVs: Eng Zuel vu SV an Nanopore-Datete goufe phenotypesch a klinesch relevant gewisen.Eng selten heterozygot DEL vun 19,3 kb, bekannt fir Alpha-Thalassemie ze verursaachen, goufen an dräi Individuen identifizéiert, déi d'Genen vum Hämoglobin Subunit Alpha 1 an 2 (HBA1 an HBA2) disfunctioned.Aner DEL vun 27,4 kb op Gen coding Hämoglobin Subunit Beta (HBB) war an engem aneren Individuum identifizéiert.Dëst SV war bekannt fir sérieux Hämoglobinopathien ze verursaachen.(Bild 4c)
Figur 4. pLoF SVs verbonne mat phenotypes a Krankheeten
E gemeinsame DEL vun 2,4 kb gouf an 35 homozygoten a 67 heterozygoten Träger observéiert, déi d'komplett Regioun vum 3. Exon vum Wuesstum Homone Receptor (GHR) deckt.Déi homozygot Träger goufen wesentlech méi kuerz fonnt wéi heterzygot (p = 0,033).(Bild 4d)
Ausserdeem goufen dës SVs fir Bevëlkerungsevolutiounsstudien tëscht zwou regional Gruppen veraarbecht: Nord- a Südchina.Bedeitend differentiell SVs goufen op Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 an 19 verdeelt fonnt, an deenen Top déi mat Immunitéitsregiounen verbonne waren, wéi IGH, MHC, etc. Et ass raisonnabel ze spekuléieren datt de Differenzéierung an dëse SVs kann wéinst genetescher Drift a laangfristeg aussetzt zu verschiddenen envronments fir Ënner-Populatiounen a China.
Referenz
Wu, Zhikun, et al."Strukturell Varianten an der chinesescher Bevëlkerung an hiren Impakt op Phänotypen, Krankheeten a Bevëlkerungsadaptatioun."bioRxiv(2021).
Neiegkeeten an Highlights zielt fir déi lescht erfollegräich Fäll mat Biomarker Technologies ze deelen, nei wëssenschaftlech Leeschtungen z'erfëllen souwéi prominent Techniken déi während der Studie applizéiert ginn.
Post Zäit: Jan-06-2022