RESEQUENCIAMENTO DO GENOMA COMPLETO
Variantes estruturais na população chinesa e seu impacto nos fenótipos, doenças e adaptação populacional
Nanoporo |PacBio |Re-sequenciação completa do genoma |Chamada de variação estrutural
Neste estudo, o sequenciamento Nanopore PromethION foi fornecido pela Biomarker Technologies.
Destaques
Neste estudo, um panorama geral de variações estruturais (SVs) no genoma humano foi revelado com a ajuda do sequenciamento de leitura longa na plataforma Nanopore PromethION, que aprofunda a compreensão das SVs em fenótipos, doenças e evolução.
Design experimental
Amostras: Leucócitos do sangue periférico de 405 indivíduos chineses não aparentados (206 homens e 199 mulheres) com 68 medidas fenotípicas e clínicas.Entre todos os indivíduos, as regiões ancestrais de 124 indivíduos eram províncias do Norte, as de 198 indivíduos eram do Sul, 53 eram do Sudoeste e 30 não eram conhecidas.
Estratégia de sequenciamento: sequenciamento de leitura longa do genoma completo (LRS) com leituras Nanopore 1D e leituras PacBio HiFi.
Plataforma de sequenciamento: Nanopore PromethION;Sequela II do PacBio
Chamada de Variação de Estrutura
Figura 1. Fluxo de trabalho de chamada e filtragem de SV
Principais conquistas
Descoberta e validação de variação de estrutura
Conjunto de dados Nanopore: No total, 20,7 Tb de leituras limpas geradas na plataforma de sequenciamento PromethION, alcançando uma média de 51 Gb de dados por amostra, aprox.17 vezes de profundidade.
Alinhamento do genoma de referência (GRCh38): Foi alcançada uma taxa média de mapeamento de 94,1%.A taxa média de erro (12,6%) foi semelhante a um estudo de benchmarking anterior (12,6%) (Figura 2b e 2c)
Chamada de variação de estrutura (SV): os chamadores de SV aplicados neste estudo incluíram Sniffles, NanoVar e NanoSV.SVs de alta confiança foram definidos como SVs identificados por pelo menos dois chamadores e passaram por filtrações em profundidade, comprimento e região.
Uma média de 18.489 (variando de 15.439 a 22.505) VVs de alta confiança foram identificadas em cada amostra.(Figura 2d, 2e e 2f)
Figura 2. Panorama geral de SVs identificados pelo conjunto de dados Nanopore
Validação pelo PacBio: SVs identificados em uma amostra (HG002, criança) foram validados por um conjunto de dados PacBio HiFi.A taxa geral de falsas descobertas (FDR) foi de 3,2%, ilustrando uma identificação de SV relativamente confiável pelas leituras do Nanopore.
SVs não redundantes e recursos genômicos
SVs não redundantes: Um conjunto de 132.312 SVs não redundantes foi obtido pela fusão de SVs em todas as amostras, que inclui 67.405 DELs, 60.182 INSs, 3.956 DUPs e 769 INVs.(Figura 3a)
Comparação com conjuntos de dados SV existentes: Este conjunto de dados foi comparado com o conjunto de dados TGS ou NGS publicado.Dentro dos quatro conjuntos de dados comparados, o LRS15, que também é o único conjunto de dados da plataforma de sequenciamento de leitura longa (PacBio), compartilhou as maiores sobreposições com este conjunto de dados.Além disso, 53,3%(70.471) das VVs neste conjunto de dados foram notificadas pela primeira vez.Ao analisar cada tipo de SV, o número de INSs recuperados com conjunto de dados de sequenciamento de leitura longa foi muito maior do que os demais de leitura curta, indicando que o sequenciamento de leitura longa é particularmente eficiente na detecção de INSs.(Figura 3b e 3c)
Figura 3. Propriedades de SVs não redundantes para cada tipo de SV
Características genômicas: O número de SVs foi significativamente correlacionado com o comprimento dos cromossomos.Distribuição de genes, repetições, DELs (verde), INS (azul), DUP (amarelo) e INV (laranja) foram exibidos em um diagrama Circos, onde foi observado um aumento geral no SV no final dos braços cromossômicos.(Figura 3d e 3e)
Comprimento dos SVs: Descobriu-se que os comprimentos dos INSs e DELs são significativamente mais curtos do que os dos DUPs e INVs, o que concorda com aqueles identificados pelo conjunto de dados PacBio HiFi.O comprimento de todos os SVs identificados somou 395,6 Mb, que ocupou 13,2% de todo o genoma humano.Os SVs afetaram em média 23,0 Mb (aproximadamente 0,8%) do genoma por indivíduo.(Figura 3f e 3g)
Impactos funcionais, fenotípicos e clínicos das VSs
SVs de perda prevista de função (pLoF): SVs pLoF foram definidos como SVs interagiram com CDS, onde os nucleotídeos codificantes foram excluídos ou as ORFs foram alteradas.No total, foram anotados 1.929 SVs pLoF afetando CDS de 1.681 genes.Dentro deles, 38 genes destacaram a “ligação ao receptor de imunoglobulina” na análise de enriquecimento GO.Esses SVs pLoF foram posteriormente anotados por GWAS, OMIM e COSMIC, respectivamente.(Figura 4a e 4b)
VSs fenotípica e clinicamente relevantes: Vários VS no conjunto de dados de nanoporos demonstraram ser fenotípica e clinicamente relevantes.Um raro DEL heterozigoto de 19,3 kb, conhecido por causar talassemia alfa, foi identificado em três indivíduos, que disfuncionavam genes da subunidade alfa 1 e 2 da hemoglobina (HBA1 e HBA2).Outro DEL de 27,4 kb no gene que codifica a subunidade beta da hemoglobina (HBB) foi identificado em outro indivíduo.Esta VS era conhecida por causar hemoglobinopatias graves.(Figura 4c)
Figura 4. SVs pLoF associados a fenótipos e doenças
Um DEL comum de 2,4 kb foi observado em 35 portadores homozigotos e 67 heterozigotos, que cobre a região completa do 3º éxon do Receptor de Homônio de Crescimento (GHR).Os portadores homozigotos foram significativamente mais curtos que os heterozigotos (p=0,033).(Figura 4d)
Além disso, esses SVs foram processados para estudos evolutivos populacionais entre dois grupos regionais: Norte e Sul da China.SVs significativamente diferenciais foram encontrados distribuídos nos Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 e 19, dentro dos quais os principais foram associados a regiões de imunidade, como IGH, MHC, etc. a diferenciação nesses SVs pode ser devida à deriva genética e à exposição de longo prazo a diversos ambientes para subpopulações na China.
Referência
Wu, Zhikun e outros.“Variantes estruturais na população chinesa e seu impacto nos fenótipos, doenças e adaptação populacional.”bioRxiv(2021).
Notícias e Destaques visa compartilhar os últimos casos de sucesso com Biomarker Technologies, capturando novas conquistas científicas, bem como técnicas proeminentes aplicadas durante o estudo.
Horário da postagem: 06/01/2022