РЕЗЕКВЕНЦИЈА НА ЦЕЛИОТ ГЕНОМ
Структурни варијанти кај кинеското население и нивното влијание врз фенотиповите, болестите и адаптацијата на популацијата
Нанопор |PacBio |Ре-секвенционирање на целиот геном |Повикување на структурни варијации
Во оваа студија, секвенционирањето на Nanopore PromethION беше обезбедено од Biomarker Technologies.
Определување
Во оваа студија, беше откриен целокупниот пејзаж на структурни варијации (SV) во човечкиот геном со помош на долго прочитано секвенционирање на Nanopore PromethION плочата, која го продлабочува разбирањето на SV во фенотиповите, болестите и еволуцијата.
Експериментален дизајн
Примероци: Леукоцити од периферна крв на 405 неповрзани кинески индивидуи (206 мажи и 199 жени) со 68 фенотипски и клинички мерења.Меѓу сите поединци, регионите на предците од 124 индивидуи биле провинции на север, оние од 198 поединци биле јужни, 53 биле југозападни и 30 не биле познати.
Стратегија за секвенционирање: Секвенционирање со долготрајно читање на целиот геном (LRS) со читања на Nanopore 1D и читања на PacBio HiFi.
Платформа за секвенционирање: Nanopore PromethION;Продолжение на PacBio II
Повикување на варијации на структурата
Слика 1. Работен тек на повикување и филтрирање на SV
Главните достигнувања
Откривање и валидација на варијации на структурата
Датум на нанопора: Вкупно 20,7 Tb чисти читања генерирани на платформата за секвенционирање PromethION, постигнувајќи просечни податоци од 51 Gb по примерок, прибл.17 пати во длабочина.
Порамнување на референтниот геном (GRCh38): Постигната е просечна стапка на мапирање од 94,1%.Просечната стапка на грешка (12,6%) беше слична на претходната студија за бенчмаркинг (12,6%) (Слика 2б и 2в)
Повикување на варијации на структурата (SV): Повикувачите на SV применети во оваа студија ги вклучија Sniffles, NanoVar и NanoSV.Високодоверливи SV беа дефинирани како SV идентификувани од најмалку двајца повикувачи и поминаа филтрации на длабочина, должина и регион.
Во секој примерок беа идентификувани просечни 18.489 (кои се движат од 15.439 до 22.505) SV со висока доверливост.(Слика 2г, 2д и 2ѓ)
Слика 2. Севкупен пејзаж на SV идентификувани со базата на податоци Nanopore
Валидација од PacBio: SV идентификувани во еден примерок (HG002, дете) беа потврдени со база на податоци на PacBio HiFi.Вкупната стапка на лажни откритија (FDR) беше 3,2%, што илустрира релативно веродостојна идентификација на SV од страна на читањата на Nanopore.
Неизлишни SV и геномски карактеристики
Неизлишни SVs: Збир од 132.312 неизлишни SV беа добиени со спојување на SV во сите примероци, што вклучува 67.405 DEL, 60.182 INS, 3.956 DUP и 769 INVs.(Слика 3а)
Споредба со постојните збирки на податоци SV: оваа база на податоци беше споредена со објавените податоци TGS или NGS.Во рамките на четирите споредени збирки на податоци, LRS15, кој исто така е единствената база на податоци од долгочитаната платформа за секвенционирање (PacBio) ги сподели најголемите преклопувања со оваа база на податоци.Покрај тоа, 53,3% (70.471) од SV во оваа база на податоци беа пријавени за прв пат.Со разгледување на секој тип на SV, бројот на обновени INS со долгорочна секвенционирачка база на податоци беше многу поголем од останатите краткочитани, што покажува дека секвенционирањето со долго читање е особено ефикасно во откривањето на INS.(Слика 3б и 3в)
Слика 3. Својства на неизлишни SV за секој SV тип
Геномски карактеристики: Бројот на SV беше пронајден значително корелиран со должината на хромозомот.Дистрибуција на гени, повторувања, DELs (зелена), INS (сина), DUP (жолта) и INV (портокалова) беа прикажани на Циркос дијаграм, каде што општо зголемување на SV беше забележано на крајот од краците на хромозомот.(Слика 3г и 3д)
Должина на SV: Должините на INS и DEL беа значително пократки од оние на DUP и INV, што се согласуваше со оние идентификувани од базата на податоци на PacBio HiFi.Должината на сите идентификувани SV додадени до 395,6 Mb, што зафаќаше 13,2% од целиот човечки геном.SV во просек влијаеле на 23,0 Mb (приближно 0,8%) од геномот по поединец.(Слика 3f и 3g)
Функционални, фенотипски и клинички влијанија на СВ
Предвидено губење на функцијата (pLoF) SV: pLoF SV беа дефинирани како SV во интеракција со CDS, каде што кодираните нуклеотиди беа избришани или ORF беа изменети.Беа забележани вкупно 1.929 pLoF SV кои влијаат на CDS од 1.681 гени.Во нив, 38 гени го истакнаа „врзувањето на имуноглобулинските рецептори“ во анализата за збогатување на GO.Овие pLoF SV беа дополнително нотирани од GWAS, OMIM и COSMIC, соодветно.(Слика 4а и 4б)
Фенотипски и клинички релевантни SV: Се покажа дека одреден број на SV во базата на податоци на нанопори се фенотипски и клинички релевантни.Редок хетерозиготен DEL од 19,3 kb, за кој е познато дека предизвикува алфа-таласемија, беше идентификуван кај три индивидуи, кои ги дисфункционираа гените на хемоглобинската субединица Алфа 1 и 2 (HBA1 и HBA2).Друг DEL од 27,4 kb на генот кој ја кодира Хемоглобинската субединица Бета(HBB) беше идентификуван кај друга личност.Познато е дека овој SV предизвикува сериозни хемоглобинопатии.(Слика 4в)
Слика 4. pLoF SV поврзани со фенотипови и болести
Забележан е вообичаен DEL од 2,4 kb кај 35 хомозиготни и 67 хетерозиготни носители, што го покрива целиот регион на третиот егзон на рецепторот за хомон за раст (GHR).Хомозиготните носители се најдени значително пократки од хетерзиготните (p=0,033).(Слика 4г)
Понатаму, овие SV беа обработени за еволутивни студии на населението помеѓу две регионални групи: Северна и Јужна Кина.Беа пронајдени значајно диференцијални SV дистрибуирани на Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 и 19, во чии рамки, врвните беа поврзани со региони на имунитет, како што се IGH, MHC, итн. Разумно е да се шпекулира дека диференцијацијата во овие SV може да се должи на генетски нанос и долгорочно изложување на различни средини за под-популации во Кина.
Референца
Ву, Жикун и сор.„Структурни варијанти кај кинеското население и нивното влијание врз фенотиповите, болестите и адаптацијата на населението“.bioRxiv(2021).
Вести и моменти има за цел да ги сподели најновите успешни случаи со Biomarker Technologies, доловувајќи нови научни достигнувања, како и истакнати техники применети во текот на студијата.
Време на објавување: јануари-06-2022 година