РЕСЕКВЕНЦИРАЊЕ ЦЕЛОГ ГЕНОМА
Варијанте структуре кинеске популације и њихов утицај на фенотипове, болести и адаптацију популације
Нанопоре |ПацБио |Поновно секвенцирање целог генома |Позивање структуралних варијација
У овој студији, Нанопоре ПрометхИОН секвенцирање је обезбедила Биомаркер Тецхнологиес.
Хигхлигхтс
У овој студији, откривен је целокупни пејзаж структурних варијација (СВ) у људском геному уз помоћ дуго читаног секвенцирања на Нанопоре ПрометхИОН платформи, што продубљује разумевање СВ у фенотиповима, болестима и еволуцији.
Експериментални дизајн
Узорци: Леукоцити периферне крви 405 неповезаних кинеских појединаца (206 мушкараца и 199 жена) са 68 фенотипских и клиничких мерења.Међу свим појединцима, региони предака 124 појединца били су провинције на северу, они од 198 појединаца били су јужни, 53 су били југозападни, а 30 нису били познати.
Стратегија секвенцирања: Секвенцирање дугог читања целог генома (ЛРС) са Нанопоре 1Д читањима и ПацБио ХиФи читањима.
Платформа за секвенцирање: Нанопоре ПрометхИОН;ПацБио Секуел ИИ
Позивање варијације структуре
Слика 1. Ток рада СВ позива и филтрирања
Главна достигнућа
Откривање и валидација варијација структуре
Нанопоре датумски сет: Укупно 20,7 Тб чистих очитавања генерисаних на ПрометхИОН платформи за секвенцирање, постижући у просеку 51 Гб података по узорку, прибл.17 пута у дубини.
Референтно поравнање генома (ГРЦх38): Постигнута је просечна стопа мапирања од 94,1%.Средња стопа грешке (12,6%) била је слична претходној студији бенцхмаркинга (12,6%) (Слике 2б и 2ц)
Позивање варијације структуре (СВ): СВ позиваоци примењени у овој студији укључивали су Сниффлес, НаноВар и НаноСВ.СВ са високом поузданошћу дефинисани су као СВ идентификовани од стране најмање два позиваоца и прошли су филтрације по дубини, дужини и региону.
У сваком узорку је идентификовано у просеку 18.489 (у распону од 15.439 до 22.505) СВ са високом поузданошћу.(Слика 2д, 2е и 2ф)
Слика 2. Укупни пејзаж СВ-ова идентификованих помоћу Нанопоре скупа података
Валидација од стране ПацБио: СВ идентификовани у једном узорку (ХГ002, дете) су валидирани помоћу ПацБио ХиФи скупа података.Укупна стопа лажних открића (ФДР) била је 3,2%, што илуструје релативно поуздану идентификацију СВ према Нанопоре читањима.
Нередундантни СВ и геномске карактеристике
Нередундантни СВ-ови: Скуп од 132.312 нередундантних СВ-а је добијен спајањем СВ-ова у свим узорцима, што укључује 67.405 ДЕЛ-а, 60.182 ИНС-а, 3.956 ДУП-а и 769 ИНВ-а.(Слика 3а)
Поређење са постојећим скуповима података СВ: Овај скуп података је упоређен са објављеним ТГС или НГС скупом података.У оквиру четири упоређена скупа података, ЛРС15, који је уједно и једини скуп података са платформе за секвенционирање дугог читања (ПацБио) дели највеће преклапање са овим скупом података.Штавише, 53,3% (70,471) СВ у овом скупу података је пријављено по први пут.Гледајући сваки тип СВ-а, број опорављених ИНС-ова са скупом података секвенцирања дугог читања био је много већи од осталих кратко читаних, што указује да је секвенцирање дугог читања посебно ефикасно у откривању ИНС-а.(Слике 3б и 3ц)
Слика 3. Особине нередундантних СВ за сваки тип СВ
Геномске карактеристике: Утврђено је да је број СВ у значајној корелацији са дужином хромозома.Дистрибуција гена, понављања, ДЕЛс (зелени), ИНС (плави), ДУП (жути) и ИНВ (наранџасти) приказани су на Цирцос дијаграму, где је примећено опште повећање СВ на крају кракова хромозома.(Слике 3д и 3е)
Дужина СВ-ова: Утврђено је да су дужине ИНС-а и ДЕЛ-а значајно краће од оних за ДУП-ове и ИНВ-ове, што се слаже са онима које је идентификовао ПацБио ХиФи скуп података.Дужина свих идентификованих СВ-ова је износила 395,6 Мб, што је заузимало 13,2% целокупног људског генома.СВ су у просеку утицале на 23,0 Мб (око 0,8%) генома по особи.(Слика 3ф и 3г)
Функционални, фенотипски и клинички утицаји СВ
Предвиђени губитак функције (пЛоФ) СВ: пЛоФ СВ су дефинисани као СВ у интеракцији са ЦДС, где су кодирајући нуклеотиди избрисани или су ОРФ измењени.Укупно је означено 1.929 пЛоФ СВ-ова који утичу на ЦДС 1.681 гена.У оквиру њих, 38 гена је истакло „везивање имуноглобулинских рецептора“ у анализи обогаћивања ГО.Ове пЛоФ СВ су додатно обележили ГВАС, ОМИМ и ЦОСМИЦ, респективно.(Слике 4а и 4б)
Фенотипски и клинички релевантни СВ: Показало се да је одређени број СВ у скупу података о нанопорама фенотипски и клинички релевантан.Ретки хетерозиготни ДЕЛ од 19,3 кб, за које се зна да изазивају алфа-таласемију, идентификовани су код три особе, које су дисфункционисале гене хемоглобинске подјединице Алфа 1 и 2 (ХБА1 и ХБА2).Још један ДЕЛ од 27,4 кб на гену који кодира хемоглобинску подјединицу Бета (ХББ) идентификован је код друге особе.Познато је да овај СВ изазива озбиљне хемоглобинопатије.(Слика 4ц)
Слика 4. пЛоФ СВ повезани са фенотиповима и болестима
Уобичајени ДЕЛ од 2,4 кб је примећен код 35 хомозиготних и 67 хетерозиготних носача, који покрива комплетан регион 3. егзона рецептора хомона раста (ГХР).Хомозиготни носиоци су нађени значајно краћи од хетерозиготних (п=0,033).(Слика 4д)
Штавише, ови СВ су обрађени за еволуционе студије становништва између две регионалне групе: Северне и Јужне Кине.Пронађени су значајно диференцијални СВ распоређени на Цхр 1, 2, 3, 6, 10, 12, 14 и 19, у оквиру којих су горњи били повезани са регионима имунитета, као што су ИГХ, МХЦ, итд. Разумно је спекулисати да диференцијација у овим СВ може бити последица генетског одступања и дуготрајне изложености различитим окружењима за подпопулације у Кини.
Референца
Ву, Зхикун, ет ал.„Структурне варијанте у кинеској популацији и њихов утицај на фенотипове, болести и адаптацију становништва.“биоРкив(2021).
Вести и најважније ствари има за циљ да подели најновије успешне случајеве са Биомаркер Тецхнологиес, ухвати нова научна достигнућа, као и истакнуте технике примењене током студије.
Време поста: Јан-06-2022