genomics con người
di truyền học tự nhiên
Trình tự đọc dài xác định sự mở rộng lặp lại GGC trong NOTCH2NLC liên quan đến bệnh bao gồm tế bào thần kinh nội nhân
Sắp xếp lại ONT |Illumina |Toàn bộ trình tự exome |Trình tự nhắm mục tiêu CRISPR-Cas9 ONT |RNA-seq |Gọi methyl hóa ONT 5mC
Điểm nổi bật
1.Bằng cách phân tích liên kết trên một họ NIID lớn, hai vùng liên kết đã được xác định.
2. Trình tự đọc dài dựa trên ONT và trình tự làm giàu qua trung gian Cas-9 Trình tự ONT đã phát hiện ra nguyên nhân di truyền tiềm ẩn của việc mở rộng lặp lại NIID, GGC trong 5 ′ UTR của NOTCH2NLC.Nghiên cứu này lần đầu tiên báo cáo sự mở rộng lặp lại ở các gen đặc trưng của con người tiến hóa thông qua sao chép phân đoạn.
Trình tự 3.RNA cho thấy các bản phiên mã antisense bất thường ở phần đầu hoặc bên trong các vùng mở rộng lặp lại GGC trong NOTCH2NLC.
Lý lịch
NBệnh bao gồm nội hạt euronal (NIID) là một bệnh thoái hóa thần kinh tiến triển và gây tử vong, được đặc trưng bởi sự hiện diện của các thể vùi nội nhân bạch cầu ái toan trong hệ thống thần kinh trung ương và ngoại biên.Các biểu hiện lâm sàng rất khác nhau của nó gây ra nhiều khó khăn trong chẩn đoán cho đến khi thực hiện sinh thiết da.Tuy nhiên, các phương pháp dựa trên mô bệnh học vẫn mắc phải chẩn đoán sai, điều này đòi hỏi sự hiểu biết về mặt di truyền của NIID.
Thành tựu
Phân tích liên kết
Sgiải trình tự toàn bộ bộ gen (WGS) và giải trình tự toàn bộ exome (WES) được thực hiện trên một họ NIID lớn (13 thành viên bị ảnh hưởng và 7 thành viên không bị ảnh hưởng).Phân tích liên kết trên SNP được trích xuất từ những dữ liệu này chỉ cho thấy hai vùng được liên kết: vùng 3,5 Mb ở 1p36,31-p36,22 (LOD tối đa = 2,32) và vùng 58,1 Mb ở 1p22.1-q21.3 (LOD tối đa: 4,21 ).Tuy nhiên, không có SNP hoặc CNV gây bệnh nào được xác định ở các khu vực được liên kết này.
Mở rộng lặp lại GGC trong NOTCH2NLC
NGiải trình tự dựa trên anopore đã được xử lý trên 13 thành viên bị ảnh hưởng và 4 thành viên không bị ảnh hưởng từ 8 họ (một thành viên bị ảnh hưởng khác được giải trình tự bằng nền tảng giải trình tự đọc dài Pacbio.).Dữ liệu đọc lâu cho thấy bệnh liên quan đến việc mở rộng lặp lại GGC trong 5 ′ UTR của ánh xạ gen NOTCH2NLC tới vùng liên kết 58,1 Mb (Hình 1).Những sự mở rộng lặp lại này cũng được xác định trong tất cả 40 trường hợp NIID lẻ tẻ được thử nghiệm bằng RP-PCR.
CTrình tự mục tiêu qua trung gian as-9 trên nền tảng nanopore đã được sử dụng để đạt được phạm vi đọc cao hơn khi lặp lại NOTCH2NLC (100 X-1.795 X).Các trình tự đồng thuận này rất phù hợp với những phát hiện trước đó về việc mở rộng lặp lại GGC.Hơn nữa, các lần lặp {(GGA)n (GGC)n}n được xác định là dấu hiệu di truyền tiềm năng cho kiểu hình trội yếu (Hình 2).
Hình 1. Sự mở rộng lặp lại liên quan đến bệnh tật được xác định trên exon 1 của các dạng đồng dạng NOTCH2NLC.
Hình 2. Trình tự đồng thuận lặp lại NPTCH2NLC ở bệnh nhân NIID có (*) hoặc không có kiểu hình yếu trội
NGen OTCH2NL là gen đặc trưng của con người, được cho là có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa não bộ và các bệnh thần kinh của con người.Tuy nhiên, ba gen liên quan đến NOTCH2 (NOTCH2NLA, NOTCH2NLB và NOTCH2NLC) có trình tự nhận dạng > 99,1% vẫn chưa được giải quyết cho đến khi tập hợp bộ gen người mới nhất.Trình tự đọc dài và không cần tổng hợp trên nền tảng nanopore đã cho thấy những ưu điểm đáng chú ý trong việc giải quyết các vùng có độ tương tự cao và lặp lại (GGC)n với 100% giàu GC.
Mở rộng lặp lại GGC trong NOTCH2NLC
Ttrình tự ranscriptome đã được xử lý trên 2 thành viên bị ảnh hưởng và 2 thành viên không bị ảnh hưởng.Độ sâu đọc được chuẩn hóa được tính toán trên các chuỗi cảm giác và phản nghĩa ở thượng nguồn của các exon đầu tiên của parolog NOTCH2NL.Các bản phiên mã chống giác quan bất thường chỉ được tìm thấy trong các trường hợp bị ảnh hưởng, nằm ở phần đầu hoặc bên trong vùng mở rộng lặp lại (Các đỉnh màu tím ở F1-14 và F1-16 trong Hình 3.).Ngoài ra, 54 DEG đã được xác định và tất cả đều được làm phong phú về thuật ngữ GO và MPO liên quan đến chức năng thần kinh.
Hình 3. Độ sâu đọc được chuẩn hóa ở thượng nguồn của exon đầu tiên của NOTCH2NLC trong các trường hợp không bị ảnh hưởng (trên) và bị ảnh hưởng (dưới).
Công nghệ
Công nghệ Nanopore Oxford (ONT)
NGiải trình tự anopore khác biệt với các nền tảng giải trình tự khác ở chỗ các nucleotide được đọc trực tiếp mà không cần quá trình tổng hợp DNA.Khi một chuỗi DNA đơn đi qua lỗ protein có kích thước nano (nanopore), các nucleotide khác nhau sẽ tạo ra các dòng ion khác nhau, dòng điện này có thể được thu giữ và chuyển thành chuỗi các bazơ.Bản thân nền tảng giải trình tự ONT không hiển thị giới hạn kỹ thuật rõ ràng về độ dài đọc DNA.Do đó, khả năng đọc siêu dài (ULR) có sẵn để lắp ráp bộ gen chất lượng cao.Hơn nữa, những lần đọc cực dài này, đủ dài để vượt qua các đặc điểm trình tự phức tạp hoặc biến thể cấu trúc, giúp khắc phục những hạn chế của trình tự đọc ngắn ở đây.
Trình tự nanopore
Nhận dạng biến thể cấu trúc (SV)
Sgiải trình tự không tổng hợp được bảo tồn phần lớn thông tin methyl hóa DNA trên mẫu.A, T, C và G đã methyl hóa tạo ra các dòng ion riêng biệt với các dòng ion không được methyl hóa, nền tảng này có thể đọc trực tiếp.Giải trình tự Nanopore cho phép lập hồ sơ toàn bộ bộ gen ở cả 5mC và 6mA ở độ phân giải một nucleotide.
Thẩm quyền giải quyết
Jun Sơn, et.al.Trình tự đọc dài xác định sự mở rộng lặp lại GGC trong NOTCH2NLC liên quan đến bệnh bao gồm tế bào thần kinh nội nhân.Di truyền học tự nhiên (2019)
Công nghệ và điểm nổi bật nhằm mục đích chia sẻ ứng dụng thành công gần đây nhất của các công nghệ giải trình tự thông lượng cao khác nhau trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau cũng như những ý tưởng tuyệt vời trong thiết kế thử nghiệm và khai thác dữ liệu.
Thời gian đăng: Jan-06-2022