变异检测-经典案例-不朽情缘

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变异检测

全基因组重测序探索刚地弓形虫致病基因

Variation detection based on next-generation sequencing of type Chinese 1strains of Toxoplasma gondii with different virulence from China

期刊： BMC Genomics
影响因子：3.986
发表单位：安徽医科大学、不朽情缘
发表年份：2015年10月

一、研究背景

刚地弓形虫（Toxoplasma gondii Nicolle&Manceaux, 1908）寄生于人和许多种动物的有核细胞，但只能在猫科动物的肠道内繁衍，能够引起人畜共患的弓形虫病。与北美和欧洲群体遗传结构不同，Chinese 1 (ToxoDB#9)是中国的弓形虫优势基因型。在Chinese 1型弓形虫中，Wh3（强毒株）和Wh6（弱毒株）对小鼠表现出了不同的毒力。本研究拟通过全基因组重测序技术，从基因组水平探究两种虫株表型及致病性差异的原因。

二、方法流程

取材

建库

测序

分析

强毒株Wh3虫株
弱毒株Wh6虫株

构建500 bp文库

1. 利用HiSeq 2000， PE100测序平台
2. 测序深度：
Wh3为63.91X；Wh6为63.61X

1. SNP、indel、CNV、SV的
检测及注释
2. 毒力相关因子的信息分析
3. qRT-PCR分析

三、研究结果

1. SNP、indel检测及注释
与参考基因组比对发现：Wh3中共有505,856个SNPs，30,004个indels；Wh6中共有505,654个SNPs，30,658个indels。进一步分析两样本特有变异，发现Wh3中特有SNP和indels分别位于2,847和2,452个基因中，Wh6中特有SNP和indels分别位于2,868和2,613个基因中。
2. CNV、SV检测及注释
与参考基因组比对发现：Wh3中共有2,320个SVs，1,942个CNVs；Wh6中共有4,661个SVs，3,080个CNVs。其中，Wh3含有85个片段插入（总长度：282,700 bp），2,995个片段缺失（总长度：4,940,000 bp）；而Wh6含有90个片段插入（总长度：328,800 bp），1,852个片段缺失（总长度：7,157,700 bp）。
3. 毒力相关因子的变异信息分析
通过对与弓形虫毒力和侵染性相关的一系列关键因子（ROPs、GRAs、MICs、RONs和SAGs）的变异信息分析，发现与其他影响因子相比，GRA3和RON3的编码基因中含有更多的SNPs和indels；其中：GRA3编码基因含有35个SNPs和2个indels，RON3编码基因含有89个SNPs和6个indels。
另一有趣发现是，与I、II和III型弓形虫相比，Chinese 1型弓形虫的ROP16和GRA15表现为多态性的ROP16I/III和GRA15II。
4. qRT-PCR分析
为发现与Wh3和Wh6表型差异相关的基因，分别对Wh3、Wh6和RH这三种虫株进行qRT-PCR分析。与强毒株Wh3相比，发现在弱毒株Wh6中，GRA3和RON3的基因表达量显著上调，而ROM4, profilin, M2AP, AMA1, RON2, RON3和RON4的基因表达量显著下调。与参考基因组虫株RH相比，发现在Wh3和Wh6中，SRS9, ROP8, MIC8和RON5的基因表达量均上调，而SAG1, ROP5和ROP18的基因表达量均下调。

四、研究结论

通过对Wh3和Wh6两种虫株的全基因组重测序分析，发现与I型弓形虫参考基因组相比，Chinese 1型弓形虫中出现了大量的基因组结构变异。重测序及qRT-PCR分析，发现有26个影响因子表现出显著差异，推测它们与弓形虫表型及致病性差异相关。