Butun genomni qayta tiklash
Xitoy aholisidagi tuzilish variantlari va ularning fenotiplarga, kasalliklarga va aholining moslashuviga ta'siri
Nanopor |PacBio |Butun genomni qayta tartiblash |Strukturaviy o'zgarishlarni chaqirish
Ushbu tadqiqotda Nanopore PromethION ketma-ketligi Biomarker Technologies tomonidan taqdim etilgan.
Eng muhimlar
Ushbu tadqiqotda Nanopore PromethION platformasida uzoq o'qilgan ketma-ketlik yordamida inson genomidagi strukturaviy o'zgarishlarning (SV) umumiy landshafti aniqlandi, bu fenotiplar, kasalliklar va evolyutsiyadagi SVlarni tushunishni chuqurlashtiradi.
Eksperimental dizayn
Namunalar: 68 ta fenotipik va klinik o'lchovlarga ega 405 ta bog'liq bo'lmagan xitoylik shaxslarning (206 erkak va 199 ayol) periferik qon leykotsitlari.Barcha shaxslar orasida 124 kishining ajdodlari shimoliy viloyatlar, 198 kishining janubiy, 53 nafari janubi-g'arbiy va 30 nafari noma'lum edi.
Sekvensiya strategiyasi: Nanopore 1D o'qishlari va PacBio HiFi o'qishlari bilan butun genomni uzoq o'qish ketma-ketligi (LRS).
Sequencing platformasi: Nanopore PromethION;PacBio davomi II
Strukturani o'zgartirish chaqiruvi
Shakl 1. SV chaqiruvi va filtrlashning ish jarayoni
Asosiy yutuqlar
Strukturaning o'zgarishini aniqlash va tekshirish
Nanopor sanasi: PromethION sequencing platformasida jami 20,7 Tb toza o'qishlar hosil bo'lib, har bir namuna uchun o'rtacha 51 Gb ma'lumotga erishiladi, taxminan.17 barobar chuqurlikda.
Yo'naltiruvchi genomni moslashtirish (GRCh38): O'rtacha xaritalash tezligi 94,1% ga erishildi.O'rtacha xato darajasi (12,6%) oldingi taqqoslash tadqiqotiga o'xshash edi (12,6%) (2b va 2c-rasm)
Tuzilish oʻzgarishi (SV) qoʻngʻiroqlari: ushbu tadqiqotda qoʻllaniladigan SV qoʻngʻiroqlari orasida Sniffles, NanoVar va NanoSV mavjud.Yuqori ishonchli SVlar kamida ikkita qoʻngʻiroq qiluvchi tomonidan aniqlangan va chuqurlik, uzunlik va mintaqa boʻyicha filtrlashdan oʻtgan SVlar sifatida belgilangan.
Har bir namunada o'rtacha 18 489 ta (15 439 dan 22 505 gacha) yuqori ishonchli SV aniqlandi.(2d, 2e va 2f-rasm)
Shakl 2. Nanopore ma'lumotlar to'plami tomonidan aniqlangan SVlarning umumiy landshafti
PacBio tomonidan tekshirish: bitta namunada aniqlangan SV'lar (HG002, bola) PacBio HiFi ma'lumotlar to'plami tomonidan tasdiqlangan.Noto'g'ri aniqlashning umumiy darajasi (FDR) 3,2% ni tashkil etdi, bu Nanopore o'qishlari bo'yicha nisbatan ishonchli SV identifikatsiyasini ko'rsatadi.
Ortiqcha bo'lmagan SV va genomik xususiyatlar
Ortiqcha bo'lmagan SVlar: 67,405 DEL, 60,182 INS, 3,956 DUP va 769 INVni o'z ichiga olgan barcha namunalardagi SV'larni birlashtirish orqali 132,312 ortiqcha bo'lmagan SV to'plami olingan.(3a-rasm)
Mavjud SV ma'lumotlar to'plami bilan taqqoslash: Bu ma'lumotlar to'plami nashr etilgan TGS yoki NGS ma'lumotlar to'plami bilan taqqoslangan.Taqqoslangan to'rtta ma'lumotlar to'plami ichida LRS15, shuningdek, uzoq o'qiladigan ketma-ketlik platformasining (PacBio) yagona ma'lumotlar to'plami ushbu ma'lumotlar to'plami bilan eng katta o'xshashliklarni baham ko'rdi.Bundan tashqari, ushbu ma'lumotlar to'plamidagi SVlarning 53,3% (70,471) birinchi marta xabar qilingan.Har bir SV turini ko'rib chiqsak, uzoq vaqt o'qiladigan ketma-ketlik ma'lumotlar to'plamiga ega qayta tiklangan INSlar soni qolgan qisqa o'qilganlariga qaraganda ancha ko'p edi, bu uzoq o'qiladigan ketma-ketlik INSlarni aniqlashda ayniqsa samarali ekanligini ko'rsatadi.(3b va 3c-rasm)
Shakl 3. Har bir SV turi uchun ortiqcha bo'lmagan SVlarning xususiyatlari
Genomik xususiyatlar: SV soni xromosoma uzunligi bilan sezilarli darajada bog'liqligi aniqlandi.Genlarning taqsimlanishi, takrorlanishlar, DELlar (yashil), INS (ko'k), DUP (sariq) va INV (to'q sariq) Circos diagrammasida ko'rsatilgan, bu erda xromosoma qo'llarining oxirida SV ning umumiy o'sishi kuzatilgan.(3d va 3e-rasm)
SV uzunligi: INS va DEL uzunligi DUP va INV larga qaraganda ancha qisqa ekanligi aniqlandi, bu PacBio HiFi maʼlumotlar toʻplami tomonidan aniqlanganlarga mos keladi.Barcha aniqlangan SV uzunligi 395,6 Mb ga qo'shildi, bu butun inson genomining 13,2% ni egalladi.SVlar o'rtacha har bir kishi uchun 23,0 Mb (taxminan 0,8%) genomga ta'sir qildi.(3f va 3g-rasm)
SV ning funktsional, fenotipik va klinik ta'siri
Funktsiyaning taxminiy yo'qolishi (pLoF) SV: pLoF SVlar CDS bilan o'zaro aloqada bo'lgan SVlar sifatida aniqlangan, bu erda kodlovchi nukleotidlar o'chirilgan yoki ORFlar o'zgartirilgan.Hammasi bo'lib 1681 genning CDS ga ta'sir qiluvchi 1929 pLoF SV ga izoh berilgan.Ularning ichida 38 gen GO ni boyitish tahlilida "immunoglobulin retseptorlari bog'lanishi" ni ta'kidladi.Ushbu pLoF SV lar mos ravishda GWAS, OMIM va COSMIC tomonidan qo'shimcha izohlangan.(4a va 4b-rasm)
Fenotipik va klinik jihatdan ahamiyatli SVlar: Nanopor ma'lumotlar to'plamidagi bir qator SV fenotipik va klinik jihatdan ahamiyatli ekanligi ko'rsatilgan.Alfa-talassemiyani keltirib chiqarishi ma'lum bo'lgan 19,3 kb hajmdagi noyob heterozigotli DEL uchta odamda aniqlandi, bu gemoglobinning Alfa 1 va 2 (HBA1 va HBA2) subbirliklari genlarini disfunktsiya qildi.Gemoglobin subunit Beta (HBB) gen kodlash bo'yicha 27,4 kb bo'lgan yana bir DEL boshqa shaxsda aniqlangan.Ushbu SV jiddiy gemoglobinopatiyalarni keltirib chiqarishi ma'lum edi.(4c-rasm)
Shakl 4. Fenotiplar va kasalliklar bilan bog'liq pLoF SV
2,4 kb umumiy DEL 35 gomozigotli va 67 geterozigotali tashuvchilarda kuzatildi, bu o'sish gomon retseptorlari (GHR) 3-eksonining to'liq hududini qamrab oladi.Gomozigotli tashuvchilar heterzigotlilarga qaraganda ancha qisqaroq bo'lgan (p = 0,033).(4d-rasm)
Bundan tashqari, ushbu SVlar ikki mintaqaviy guruh o'rtasida populyatsiya evolyutsiyasini o'rganish uchun qayta ishlandi: Shimoliy va Janubiy Xitoy.1, 2, 3, 6, 10, 12, 14 va 19-da sezilarli darajada differentsial SVlar tarqalgan bo'lib, ularning ichida eng yuqorilari IGH, MHC va boshqalar kabi immunitet hududlari bilan bog'langan. Buni taxmin qilish oqilona. Ushbu SVlarda farqlanish genetik siljish va Xitoyda kichik populyatsiyalar uchun uzoq muddatli turli muhitlarga ta'sir qilish bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Malumot
Vu, Zhikun va boshqalar."Xitoy aholisining strukturaviy variantlari va ularning fenotiplarga, kasalliklarga va aholining moslashuviga ta'siri."bioRxiv(2021).
Yangiliklar va muhim voqealar Biomarker Technologies bilan so'nggi muvaffaqiyatli ishlarni baham ko'rish, yangi ilmiy yutuqlar va tadqiqot davomida qo'llaniladigan mashhur texnikalarni qo'lga kiritishni maqsad qilgan.
Yuborilgan vaqt: 2022 yil 06-yanvar