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Genomweite Assoziationsanalyse
Ziel der genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) ist die Identifizierung genetischer Varianten (Genotypen), die mit bestimmten Merkmalen (Phänotypen) verknüpft sind. Durch die Untersuchung genetischer Marker im gesamten Genom einer großen Anzahl von Individuen extrapoliert GWAS Genotyp-Phänotyp-Assoziationen durch statistische Analysen auf Populationsebene. Diese Methodik findet umfangreiche Anwendung bei der Erforschung menschlicher Krankheiten und der Erforschung funktioneller Gene, die mit komplexen Merkmalen bei Tieren oder Pflanzen zusammenhängen.
Bei BMKGENE bieten wir zwei Möglichkeiten zur Durchführung von GWAS bei großen Populationen an: den Einsatz von Whole-Genome Sequencing (WGS) oder die Entscheidung für eine Genomsequenzierungsmethode mit reduzierter Repräsentation, das intern entwickelte Specific-Locus Amplified Fragment (SLAF). Während WGS für kleinere Genome geeignet ist, erweist sich SLAF als kostengünstige Alternative für die Untersuchung größerer Populationen mit längeren Genomen, wodurch die Sequenzierungskosten effektiv minimiert werden und gleichzeitig eine hohe Effizienz bei der Entdeckung genetischer Marker gewährleistet wird.
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Sequenzierung des gesamten pflanzlichen/tierischen Genoms
Unter Whole Genome Sequencing (WGS), auch Resequenzierung genannt, versteht man die Sequenzierung des gesamten Genoms verschiedener Individuen von Arten mit bekannten Referenzgenomen. Auf dieser Grundlage können die genomischen Unterschiede von Individuen oder Populationen weiter identifiziert werden. WGS ermöglicht die Identifizierung von Single Nucleotide Polymorphism (SNP), Insertion Deletion (InDel), Structure Variation (SV) und Copy Number Variation (CNV). SVs machen einen größeren Teil der Variationsbasis aus als SNPs und haben einen größeren Einfluss auf das Genom, was sich erheblich auf lebende Organismen auswirkt. Während Short-Read-Resequenzierung bei der Identifizierung von SNPs und InDels effektiv ist, ermöglicht Long-Read-Resequenzierung eine präzisere Identifizierung großer Fragmente und komplizierter Variationen.
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Evolutionäre Genetik
Evolutionary Genetics ist ein umfassender Sequenzierungsdienst, der eine aufschlussreiche Interpretation der Evolution innerhalb einer großen Gruppe von Individuen basierend auf genetischen Variationen, einschließlich SNPs, InDels, SVs und CNVs, bieten soll. Dieser Service umfasst alle wesentlichen Analysen, die zur Aufklärung der evolutionären Veränderungen und genetischen Merkmale von Populationen erforderlich sind, einschließlich Bewertungen der Populationsstruktur, der genetischen Vielfalt und der phylogenetischen Beziehungen. Darüber hinaus befasst es sich mit Studien zum Genfluss, die Schätzungen der effektiven Populationsgröße und der Divergenzzeit ermöglichen. Studien zur Evolutionsgenetik liefern wertvolle Einblicke in die Entstehung und Anpassung von Arten.
Bei BMKGENE bieten wir zwei Möglichkeiten zur Durchführung evolutionärer genetischer Studien an großen Populationen: den Einsatz der Gesamtgenomsequenzierung (WGS) oder die Entscheidung für eine Genomsequenzierungsmethode mit reduzierter Repräsentation, das intern entwickelte Specific-Locus Amplified Fragment (SLAF). Während WGS für kleinere Genome geeignet ist, erweist sich SLAF als kostengünstige Alternative für die Untersuchung größerer Populationen mit längeren Genomen, wodurch die Sequenzierungskosten effektiv minimiert werden.
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Vergleichende Genomik
Die vergleichende Genomik umfasst die Untersuchung und den Vergleich der gesamten Genomsequenzen und -strukturen verschiedener Arten. Ziel dieses Fachgebiets ist es, die Evolution von Arten aufzudecken, Genfunktionen zu entschlüsseln und die genetischen Regulierungsmechanismen aufzuklären, indem konservierte oder divergente Sequenzstrukturen und -elemente in verschiedenen Organismen identifiziert werden. Eine umfassende vergleichende Genomikstudie umfasst Analysen wie Genfamilien, evolutionäre Entwicklung, Duplikationsereignisse des gesamten Genoms und die Auswirkungen von Selektionsdrücken.
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Hi-C-basierte Genomassemblierung
Hi-C ist eine Methode zur Erfassung der Chromosomenkonfiguration durch die Kombination von proximitätsbasierten Interaktionen und Hochdurchsatzsequenzierung. Es wird angenommen, dass die Intensität dieser Wechselwirkungen negativ mit der physischen Distanz auf den Chromosomen korreliert. Daher werden Hi-C-Daten verwendet, um die Clusterung, Reihenfolge und Ausrichtung zusammengesetzter Sequenzen in einem Entwurfsgenom zu steuern und diese auf einer bestimmten Anzahl von Chromosomen zu verankern. Diese Technologie ermöglicht eine Genomassemblierung auf Chromosomenebene ohne eine bevölkerungsbasierte genetische Karte. Jedes einzelne Genom benötigt ein Hi-C.
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De-novo-Genomsequenzierung von Pflanzen und Tieren
De NovoUnter Sequenzierung versteht man die Konstruktion des gesamten Genoms einer Art mithilfe von Sequenzierungstechnologien in Abwesenheit eines Referenzgenoms. Die Einführung und weit verbreitete Einführung der Sequenzierung der dritten Generation mit längeren Lesevorgängen hat die Genomassemblierung erheblich verbessert, indem die Überlappung zwischen Lesevorgängen erhöht wurde. Diese Verbesserung ist besonders wichtig, wenn es um anspruchsvolle Genome geht, wie etwa solche, die eine hohe Heterozygotie, einen hohen Anteil repetitiver Regionen, Polyploide und Regionen mit repetitiven Elementen, abnormalen GC-Gehalten oder hoher Komplexität aufweisen, die typischerweise mit Short-Read-Sequenzierung schlecht zusammengesetzt werden allein.
Unsere Komplettlösung bietet integrierte Sequenzierungsdienste und bioinformatische Analysen, die ein qualitativ hochwertiges de novo zusammengesetztes Genom liefern. Eine erste Genomuntersuchung mit Illumina liefert Schätzungen der Genomgröße und -komplexität. Diese Informationen werden als Leitfaden für den nächsten Schritt der Long-Read-Sequenzierung mit PacBio HiFi verwendet, gefolgt vonde novoZusammenbau von Contigs. Die anschließende Verwendung der HiC-Assemblierung ermöglicht die Verankerung der Contigs im Genom, wodurch eine Assemblierung auf Chromosomenebene erreicht wird. Schließlich wird das Genom durch Genvorhersage und durch Sequenzierung exprimierter Gene annotiert, wobei auf Transkriptome mit kurzen und langen Lesevorgängen zurückgegriffen wird.
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Sequenzierung des gesamten menschlichen Exoms
Human Whole Exome Sequencing (hWES) gilt weithin als kosteneffektiver und leistungsstarker Sequenzierungsansatz zur Lokalisierung krankheitsverursachender Mutationen. Obwohl Exons nur etwa 1,7 % des gesamten Genoms ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle, indem sie das Profil der gesamten Proteinfunktionen direkt widerspiegeln. Bemerkenswert ist, dass sich im menschlichen Genom über 85 % der krankheitsbedingten Mutationen innerhalb der proteinkodierenden Regionen manifestieren. BMKGENE bietet einen umfassenden und flexiblen Service zur Sequenzierung des gesamten menschlichen Exoms mit zwei verschiedenen Strategien zur Exon-Erfassung, um verschiedene Forschungsziele zu erreichen.
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Spezifische Locus-amplifizierte Fragmentsequenzierung (SLAF-Seq)
Die Hochdurchsatz-Genotypisierung, insbesondere bei großen Populationen, ist ein grundlegender Schritt in genetischen Assoziationsstudien und bietet eine genetische Grundlage für die Entdeckung funktioneller Gene, evolutionäre Analysen usw. Anstelle einer tiefgreifenden Neusequenzierung des gesamten Genoms,Genomsequenzierung mit reduzierter Repräsentation (RRGS)wird in diesen Studien häufig eingesetzt, um die Sequenzierungskosten pro Probe zu minimieren und gleichzeitig eine angemessene Effizienz bei der Entdeckung genetischer Marker aufrechtzuerhalten. RRGS erreicht dies, indem es DNA mit Restriktionsenzymen verdaut und sich auf einen bestimmten Fragmentgrößenbereich konzentriert, wodurch nur ein Bruchteil des Genoms sequenziert wird. Unter den verschiedenen RRGS-Methoden ist das Specific-Locus Amplified Fragment Sequencing (SLAF) ein anpassbarer und qualitativ hochwertiger Ansatz. Diese von BMKGene unabhängig entwickelte Methode optimiert den Restriktionsenzymsatz für jedes Projekt. Dadurch wird die Generierung einer beträchtlichen Anzahl von SLAF-Tags (400-500-bps-Regionen des zu sequenzierenden Genoms) sichergestellt, die gleichmäßig über das Genom verteilt sind und gleichzeitig repetitive Regionen wirksam vermieden werden, wodurch die beste Entdeckung genetischer Marker gewährleistet wird.
