VISO GENOMO NUSTATYMAS
Kinijos populiacijos struktūros variantai ir jų įtaka fenotipams, ligoms ir populiacijos prisitaikymui
Nanopore |PacBio |Viso genomo pakartotinis sekos nustatymas |Struktūrinių variacijų iškvietimas
Šiame tyrime „Nanopore PromethION“ sekos nustatymą pateikė „Biomarker Technologies“.
Pabrėžia
Šiame tyrime bendras žmogaus genomo struktūrinių variacijų (SV) kraštovaizdis buvo atskleistas naudojant ilgai skaitytą sekos nustatymą Nanopore PromethION platformoje, kuri pagilina SV supratimą apie fenotipus, ligas ir evoliuciją.
Eksperimentinis dizainas
Mėginiai: 405 nesusijusių Kinijos asmenų (206 vyrai ir 199 moterys) periferinio kraujo leukocitai su 68 fenotipiniais ir klinikiniais matavimais.Iš visų individų 124 individų protėvių regionai buvo provincijos šiaurėje, 198 individų – pietuose, 53 – pietvakariai, o 30 – nežinomi.
Sekvenavimo strategija: viso genomo ilgo skaitymo sekos (LRS) su Nanopore 1D skaitymais ir PacBio HiFi skaitymais.
Sekos nustatymo platforma: Nanopore PromethION;„PacBio“ tęsinys II
Struktūros variacijų iškvietimas
1 pav. SV iškvietimo ir filtravimo darbo eiga
Pagrindiniai pasiekimai
Struktūros variacijų atradimas ir patvirtinimas
„Nanopore“ datų rinkinys: „PromethION“ sekos nustatymo platformoje iš viso sugeneruota 20,7 Tb švarių nuskaitymų, vidutiniškai pasiekiant 51 Gb duomenų vienam mėginiui, apytiksliai.17 kartų gylis.
Etaloninis genomo derinimas (GRCh38): pasiektas vidutinis 94,1 % kartografavimo rodiklis.Vidutinis klaidų lygis (12,6 %) buvo panašus į ankstesnį lyginamąjį tyrimą (12,6 %) (2b ir 2c paveikslai).
Struktūros varianto (SV) iškvietimas: šiame tyrime buvo naudojami SV skambintojai: „Sniffles“, „NanoVar“ ir „NanoSV“.Didelio pasitikėjimo SV buvo apibrėžiami kaip SV, kuriuos atpažino mažiausiai du skambintojai ir buvo filtruoti pagal gylį, ilgį ir regioną.
Kiekviename mėginyje buvo nustatyta vidutiniškai 18 489 (nuo 15 439 iki 22 505) didelio pasitikėjimo SV.(2d, 2e ir 2f pav.)
2 pav. Bendras SV, identifikuotų pagal Nanopore duomenų rinkinį, kraštovaizdis
PacBio patvirtinimas: viename pavyzdyje (HG002, vaikas) identifikuoti SV buvo patvirtinti PacBio HiFi duomenų rinkiniu.Bendras klaidingų atradimų dažnis (FDR) buvo 3,2%, o tai iliustruoja santykinai patikimą SV identifikavimą pagal Nanopore skaitymus.
Nereikalingi SV ir genominės savybės
Nepertekliniai SV: 132 312 neperteklinių SV buvo gautas sujungus SV visuose pavyzdžiuose, įskaitant 67 405 DEL, 60 182 INS, 3 956 DUP ir 769 INV.(3a pav.)
Palyginimas su esamais SV duomenų rinkiniais: šis duomenų rinkinys buvo lyginamas su paskelbtu TGS arba NGS duomenų rinkiniu.Iš keturių palygintų duomenų rinkinių LRS15, kuris taip pat yra vienintelis duomenų rinkinys iš ilgai skaitomos sekos platformos (PacBio), daugiausiai sutampa su šiuo duomenų rinkiniu.Be to, 53,3 % (70 471) SV šiame duomenų rinkinyje buvo pranešta pirmą kartą.Žvelgiant į kiekvieną SV tipą, atkurtų INS su ilgai skaitomų sekos duomenų rinkiniu skaičius buvo daug didesnis nei likusių trumpai nuskaitomų, o tai rodo, kad ilgo skaitymo sekos nustatymas yra ypač efektyvus aptinkant INS.(3b ir 3c pav.)
3 pav. Kiekvieno SV tipo neperteklinių SV savybės
Genominės savybės: nustatyta, kad SV skaičius reikšmingai koreliuoja su chromosomų ilgiu.Genų, pasikartojimų, DEL (žalia), INS (mėlyna), DUP (geltona) ir INV (oranžinė) pasiskirstymas buvo rodomas Circos diagramoje, kur bendras SV padidėjimas buvo pastebėtas chromosomų rankų pabaigoje.(3d ir 3e pav.)
SV ilgis: Nustatyta, kad INS ir DEL ilgiai yra žymiai trumpesni nei DUP ir INV, o tai sutapo su nustatytais PacBio HiFi duomenų rinkinyje.Visų identifikuotų SV ilgis siekė 395,6 Mb, o tai užėmė 13,2% viso žmogaus genomo.SV vidutiniškai paveikė 23,0 Mb (apie 0,8%) genomo vienam asmeniui.(3f ir 3g pav.)
Funkcinis, fenotipinis ir klinikinis SV poveikis
Numatomas funkcijos praradimas (pLoF) SV: pLoF SV buvo apibrėžti kaip SV, sąveikaujantys su CDS, kai buvo ištrinti koduojantys nukleotidai arba pakeisti ORF.Iš viso buvo anotuoti 1 929 pLoF SV, turintys įtakos 1 681 geno CDS.Tuose 38 genai pabrėžė „imunoglobulino receptorių surišimą“ GO sodrinimo analizėje.Šiuos pLoF SV toliau komentavo atitinkamai GWAS, OMIM ir COSMIC.(4a ir 4b pav.)
Fenotipiškai ir kliniškai reikšmingi SV: įrodyta, kad kai kurie SV nanoporų duomenų rinkinyje yra fenotipiškai ir kliniškai svarbūs.Retas 19,3 kb heterozigotinis DEL, kuris, kaip žinoma, sukelia alfa talasemiją, buvo nustatytas trims asmenims, kurie sutrikdė 1 ir 2 hemoglobino subvieneto (HBA1 ir HBA2) genų funkcionavimą.Kitas DEL 27,4 kb geno, koduojančio hemoglobino subvienetą Beta (HBB), buvo nustatytas kitam asmeniui.Buvo žinoma, kad šis SV sukelia rimtų hemoglobinopatijų.(4c pav.)
4 pav. pLoF SV, susiję su fenotipais ir ligomis
Bendras 2, 4 kb DEL buvo pastebėtas 35 homozigotiniuose ir 67 heterozigotiniuose nešikliuose, kurie apima visą augimo homono receptoriaus (GHR) 3-iojo egzono sritį.Homozigotiniai nešiotojai buvo žymiai trumpesni nei heterozigotiniai (p=0,033).(4d pav.)
Be to, šie SV buvo apdoroti gyventojų evoliucijos tyrimams tarp dviejų regioninių grupių: Šiaurės ir Pietų Kinijos.Buvo rasta labai skirtinga SV, pasiskirstyta Chr 1, 2, 3, 6, 10, 12, 14 ir 19, iš kurių didžiausi buvo susieti su imuniteto sritimis, tokiomis kaip IGH, MHC ir kt. Galima pagrįstai spėti, kad šių SV diferenciacija gali atsirasti dėl genetinio dreifo ir ilgalaikio poveikio įvairioms Kinijos subpopuliacijų aplinkoms.
Nuoroda
Wu, Zhikun ir kt."Kinijos gyventojų struktūriniai variantai ir jų poveikis fenotipams, ligoms ir populiacijos prisitaikymui."bioRxiv(2021).
Naujienos ir svarbiausi dalykai siekia pasidalyti naujausiais sėkmingais atvejais su „Biomarker Technologies“, užfiksuoti naujus mokslo laimėjimus ir svarbius tyrimo metu taikytus metodus.
Paskelbimo laikas: 2022-06-06