Article de méthode

Naviguer MARRVEL, un outil Web qui intègre la génomique humaine et l'information génétique des organismes modèles

DOI :

10.3791/59542

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15 août 2019

 ,  ,  , 
1Program in Developmental Biology, Baylor College of Medicine, 2Medical Scientist Training Program, Baylor College of Medicine, 3Department of Pediatrics, Baylor College of Medicine, 4Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute, Texas Children's Hospital, 5Department of Molecular and Human Genetics, Baylor College of Medicine, 6Department of Neuroscience, Baylor College of Medicine, 7Howard Hughes Medical Institute, Baylor College of Medicine

Dans cet article

Résumé

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Ici, nous présentons un protocole pour accéder et analyser de nombreuses bases de données d'organismes humains et modèles efficacement. Ce protocole démontre l'utilisation de MARRVEL pour analyser les variantes candidates causant la maladie identifiées dans les efforts de séquençage de la prochaine génération.

Résumé

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Grâce au séquençage de l'exome/génome, les généticiens humains identifient les variantes rares qui se séparent avec les phénotypes de la maladie. Pour évaluer si une variante spécifique est pathogène, il faut interroger de nombreuses bases de données pour déterminer si le gène d'intérêt est lié à une maladie génétique, si la variante spécifique a été rapportée auparavant, et quelles données fonctionnelles sont disponibles dans l'organisme modèle bases de données qui peuvent fournir des indices sur la fonction du gène chez l'homme. MARRVEL (Model organism Aggregated Resources for Rare Variant ExpLoration) est un outil unique de collecte de données pour les gènes et variantes humains et leurs gènes orthologues dans sept organismes modèles, y compris chez la souris, le rat, le poisson zèbre, la mouche des fruits, le ver nématode, la fission levure, et la levure en herbe. Dans ce protocole, nous fournissons un aperçu de ce que MARRVEL peut être utilisé pour et discuter de la façon dont différents ensembles de données peuvent être utilisés pour évaluer si une variante d'importance inconnue (VUS) dans un gène pathogène connu ou une variante dans un gène d'importance incertaine (GUS) peut être Pathogènes. Ce protocole guidera un utilisateur à travers la recherche de plusieurs bases de données humaines simultanément en commençant par un gène humain avec ou sans une variante d'intérêt. Nous discutons également de la façon d'utiliser les données de OMIM, ExAC/gnomAD, ClinVar, Geno2MP, DGV et DECHIPHER. En outre, nous illustrons comment interpréter une liste de gènes candidats ortholog, modèles d'expression, et go termes dans les organismes modèles associés à chaque gène humain. En outre, nous discutons de la valeur des annotations de domaine structurel de protéine fournies et expliquons comment employer la fonction d'alignement de protéine de plusieurs espèces pour évaluer si une variante d'intérêt affecte un domaine évolué ou acide aminé. Enfin, nous discuterons de trois cas d'utilisation différents de ce site Web. MARRVEL est un site Web en libre accès facilement accessible conçu pour les chercheurs cliniques et de base et sert de point de départ pour concevoir des expériences pour des études fonctionnelles.

Introduction

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L'utilisation de la technologie de séquençage de nouvelle génération est en pleine expansion dans les laboratoires de recherche et de génétique clinique1. Les analyses du séquençage de l'exome entier (WES) et du génome entier (WGS) révèlent de nombreuses variantes rares d'importance inconnue (VUS) dans des gènes pathogènes connus ainsi que des variantes dans des gènes qui n'ont pas encore été associés à une maladie mendélienne (GUS : gènes d'incertitude signification). Avec une liste de gènes et de variantes dans un rapport de séquence clinique, les généticiens médicaux doivent visiter manuellement plusieurs ressources en ligne pour obtenir plu....

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Protocole

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1. Comment commencer une recherche

  1. Pour la recherche basée sur le gène humain et les variantes, passez aux étapes 1.1.1.-1.1.2. Pour la recherche basée sur des gènes humains (pas d'entrée de variante), passez à l'étape 1.2. Pour la recherche basée sur les gènes de l'organisme modèle, reportez-vous aux étapes 1.3.1.-1.3.2.
    1. Rendez-vous sur la page d'accueil de MARRVEL4 à http://marrvel.org/. Commencez par entrer dans un symbole génétique humain. Assurez-vous que les noms de gènes candidats sont énumérés sous la boîte d'entrée avec chaque entrée de caractère. Si la recherche revient négative, assurez-vous que le symbole génétique....

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Résultats

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Les généticiens humains et les scientifiques modèles d'organismes utilisent chacun MARRVEL de manière distincte, chacun ayant des résultats différents souhaités. Voici trois vignettes d'utilisations possibles pour MARRVEL.

Évaluer la pathogénie d'une variante d'une maladie dominante
La plupart des utilisateurs qui visitent MARRVEL utilisent ce site Web pour analyser la probabilité qu'une variante humaine rare peut causer une certaine maladie. Par exemple, une variante erron.......

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Discussion

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Les étapes critiques de ce protocole comprennent l'entrée initiale (étapes 1.1-1.3) et l'interprétation ultérieure de la sortie. La raison la plus courante pour laquelle les résultats de recherche sont négatifs est en raison des nombreuses façons dont un gène et / ou une variante peut être décrite. Bien que MARRVEL soit mis à jour sur une base planifiée, ces mises à jour peuvent provoquer des déconnexions entre les différentes bases de données auxquelles MARRVEL est lié. Ainsi, la première étape du dépannage consiste inv.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

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Nous remercions les Drs Rami Al-Ouran, Seon-Young Kim, Yanhui (Claire) Hu, Ying-Wooi Wan, Naveen Manoharan, Sasidhar Pasupuleti, Aram Comjean, Dongxue Mao, Michael Wangler, Hsiao-Tuan Chao, Stephanie Mohr, et Norbert Perrimon pour leur soutien dans le développement et l'entretien de MARRVEL. Nous sommes reconnaissants à Samantha L. Deal et à J. Michael Harnish pour leur contribution sur ce manuscrit.

Le développement initial de MARRVEL a été soutenu en partie par le Centre de dépistage des organismes modèles du Réseau des maladies non diagnostiquées par l'entremise du Fonds commun des NIH (U54NS093793) et par l'intermédiaire du Bureau des p....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Génétique humaineClinVarPMID : 29165669 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/
Génétique humaineDECHIFFRERPMID : 19344873https://decipher.sanger.ac.uk/
Génétique humaineDGVPMID :  ; 24174537http://dgv.tcag.ca/dgv/app/home
Prédiction d’orthologieDIOPTPMID : 21880147  ;https://www.flyrnai.org/cgi-bin/DRSC_orthologs.pl
Nomenclature des gènes/transcrits humainsEnsemblPMID : 29155950  ;https://useast.ensembl.org/
Génétique humaineExAC  ;PMID : 27535533http://exac.broadinstitute.org/
Primary Model Organism DatabasesFlyBase (Drosophila)PMID :26467478http://flybase.org
Organism Database Integration ToolsGene2FunctionPMID :28663344 http://www.gene2function.org/search/
Human GeneticsGeno2MPN/Ahttp://geno2mp.gs.washington.edu/Geno2MP/
Génétique humainegnomADPMID : 27535533http://gnomad.broadinstitute.org/
Ontologie géniqueGO CentralPMID : 10802651, 25428369http://www.geneontology.org/
Expression génique/protéique humaineGTExPMID : 29019975, 23715323https://gtexportal.org/home/
Nomenclature des gènes humainsHGNCPMID : 27799471  ;https://www.genenames.org/
Bases de données primaires sur les organismes modèlesIMPC (souris)PMID : 27626380http://www.mousephenotype.org/
Bases de données primaires sur les organismes modèlesMGI (souris)PMID : 25348401http://www.informatics.jax.org/
Outils d’intégration de bases de données d’organismes modèlesInitiative Monarch PMID: 27899636https://monarchinitiative.org/
Variant NomenclatureMutalyzerPMID : 18000842https://mutalyzer.nl/
Génétique humaineOMIMPMID :28654725 https://omim.org/
Bases de données d’organismes modèles primairesPomBase (levure à fission)PMID :22039153https://www.pombase.org/
LittératurePubMedN/Ahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/
Bases de données d’organismes modèles primairesRGD (rat)PMID :25355511https://rgd.mcw.edu/
Bases de données sur les organismes modèles primairesSGD (levure bourgeonnante)PMID : 22110037https://www.yeastgenome.org/
Expression des gènes/protéines humainsL’Atlas des protéines humainesPMID : 21752111https://www.proteinatlas.org/
Bases de données sur les organismes modèles primairesWormBase (C. elegans)PMID : 26578572http://wormbase.org
Bases de données sur les organismes modèles primairesZFIN (poisson zèbre)Réf. : 26097180https://zfin.org/
Model Human

Références

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  1. Yang, Y., et al. Clinical whole-exome sequencing for the diagnosis of mendelian disorders. New England Journal of Medicine. 369 (16), 1502-1511 (2013).
  2. Richards, S., et al.

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Mots-clés

Analyse des variants raresRecherche de variants g niquesPr diction d orthologuesAnnotation des domaines prot iquesAlignement de prot ines multiplesTermes de l ontologie g niqueDiagnostic de maladies

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