유전 변이의 아미노산 수준 신호-잡음 분석을 사용 하 여 Variant Pathogenicity의 가능성 확인

요약

아미노산 수준 신호-잡음 분석 주어진 인구의 유전 변이 배경으로 정규화는 주어진된 아미노산 위치에 유전 변이의 보급을 결정 합니다. 이 인구 (잡음)에 희소 한 이체의 주파수 이상으로 상승 하는 단백질 시퀀스 (신호) 내에서 변형 "핫스폿"의 확인에 대 한 수 있습니다.

초록

비용 및 다음 세대 유전자 시퀀싱의 속도 발전 임상 전체 exome 및 전체 게놈 테스트의 폭발이 생성. 유전 증후군과 관련 된 가능성이 병원 성 변이의 증가 식별을 주도하 고 있다, 그러나 그것은 또한 극적으로 증가 수 알 수 없는 의미 (VUS)의 유전 이체를 우연히 발견. 이 이체의 임상적 의미를 결정 하는 것은 과학자와 임상에 대 한 주요 도전 이다. Pathogenicity의 가능성을 결정에서 원조 하는 접근 방식을 단백질 시퀀스 레벨에서 신호 대 잡음 분석 이다. 이 프로토콜에서 알려진된 단백질의 높은 가능성과 기본 시퀀스의 영역을 식별 하기 위해 토폴로지를 단백질의 각 아미노산 위치에 변형 주파수를 활용 하 여 아미노산 수준 신호-잡음 분석 하는 방법을 설명 합니다. (상대적인 인구 "배경" 변이) pathologic 변화. 이 메서드는 다음 세대 유전 테스트에 의해 확인 된 그들 같이 VUSs의 진단 무게를 구체화 하는 데 사용할 수 있습니다 높은 pathologic 신호의 아미노산 잔류물 위치 "핫스팟"를 식별할 수 있습니다.

서론

접근성 및 약에 있는 유전학의 역할 유전자 시퀀싱 플랫폼의 급속 한 향상 혁명을 했다. 일단, 단일 유전자 또는 유전자의 소수에 국한, 비용에서 감소 및 시퀀싱 유전자는 게놈의 전체의 일상적인 시퀀싱 주도하 고 있다 다음 세대의 속도 증가 순서 (전체 exome 시퀀싱, WES) 코딩의 전체 게놈 ( 전체 게놈 시퀀싱, WGS) 임상 설정에서. 웨스와 WGS 사용 되었습니다 자주 비판적으로 아픈 신생아와 유전 증후군에 대 한 우려와 함께 어린이의 설정에서 어디 그것은 임상 관리^1,2를 변경할 수 있습니다 입증 된 진단 도구입니다. 유전 증후군과 관련 된 가능성이 병원 성 변이의 증가 식별을 주도하 고 있다, 하는 동안 그것은 또한 극적으로 덧붙여 발견된 유전 이체, 또는 예기치 않은 긍정적인 결과 알 수 없는 진단의 수를 증가 중요성 (VUS)입니다. 이 이체의 일부는 무시 하 고 보고 되지, 변종에 지역화 하는 동안 잠재적으로 치명적인 또는 매우 병 적인 질병와 관련 된 유전자는 자주 보고. 현재 지침에 부수적 변종 갑자기 심장 죽음 predisposing 질병 cardiomyopathies 등의 개발과 관련 된 유전자를 포함 하 여 환자에 게 의료 혜택의 수 있습니다 특정 유전자에 발....

프로토콜

1. 유전자와 특정 스플라이스 Isoform의 식별

참고: 여기, 우리가 관심 관련 된 관심의 질병의 병 인 유전자에 대 한 합의 순서를 식별 하기 위해 합¹⁵ 의 사용 설명 (즉 KCNQ1 돌연변이 LQTS와 관련 된). 대안 합을 통해 생명 공학 정보 (NCBI)¹⁶ 에 대 한 국립 센터와 캘리포니아 대학, 산타 크루즈 (UCSC) 인간 게놈 브라우저¹⁷ RefSeq 포함 ( 재료의 표참조).

1. 합 홈페이지에 종 (즉 인간) 드롭다운 메뉴에서 선택한 관심 약어의 유전자 (즉 KCNQ1) 필드에 입력 합니다. "이동" 클릭
2. 관심사의 유전자에 해당 하는 링크를 선택 합니다 (예: "KCNQ1 (인간의 유전자)"
3. 관심 관심 ID의 사본에 "사본 테이블"에서 해당 링크를 선택 합니다 (즉, TranscriptID ENST00000155840.10, NM_000218 [RNA 사본], NP_000209 [단백질 제품의 RNA 사본]).
   참고: 정확한 사본 ....

결과

아미노산 수준 신호 잡음 분석을 위한 KCNQ1 대표 결과 그림 6에서 묘사 된다. 이 예제에서는 드문 이체 GnomAD 코 호트 (제어 코 호트)에서 식별 된 덧붙여 식별 웨스 이체 (실험 일대 #1), 그리고 LQTS 케이스 관련 된 변종 간주 가능성이 질병 관련 (실험 일대 #2) 묘사 된다. 또한, 웨스와 LQTS 일대 변형 주파수를 비교 하는 신호 대 잡음 분석 GnomAD 변형 주파수 묘사에 대 한 정규화. LQTS 관련 된 변종 채널 기 공, 선택 필터와 KCNE1 바인딩 도메인에 해당 도메인에서 높은 신호 대 잡음 비율을 설명 했다. 비교에서는, 웨스 코 호트에서 우연히 발견 된 변종 않았다 명확 하 게 설명 하지 이러한 변종 배경 유전 변이 반영 하는 것을 건의 높은 신호-잡음 상승의 특정 지역. 이 예제에서는 변종 MAFs; 위에 언급 된 대로 사용 되지 않았다 그러나, 그것은 보여줍니다 모든 동일한.......

토론

높은 처리량 유전자 검사는 고급 극적으로 그것의 응용 프로그램 및 가용성에서 지난 10 년간. 그러나, 잘 설립 유전 토대, cardiomyopathies, 등 많은 질병에 확장 테스트 실패 했다 진단 수율²¹개선. 또한, 많은 확인 된 이체의 진단 유틸리티에 대 한 상당한 불확실성이 있다. 이것은 부분적으로 말하자면 확인 된 희귀 변종 WES에 WGS misdiagnosis²²이어질 수 있는 발견의 증가. 아미노산 수준 신호-잡음 분석 예측 변형 pathogenicity 확고 전략에 근거 하 고 변형 해석 수정 대규모 인구 기반 게놈 연구 활용의 이점을 제공 한다.

이 프로토콜의 가장 중요 한 단계 중 하나는 다양 한 제어 및 실험 동료는 다음과 같습니다. 많은 공개적으로 사용 가능한 큰 게놈 연구의 현재 날짜에서 138,632 개인 만큼 큰 것이 프로토콜 제어 동료 대표에 대 한 수 수 있는.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
1000 게놈 프로젝트	N/A	www.internationalgenome.org
ClinVar	N/A	www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar
Ensembl 게놈 브라우저	N/A	uswest.ensembl.org/index.html
엑셀	Microsoft	office.microsoft.com/excel/	모든 예제 수식 및 함수에 사용됨
Exome Aggregation Consortium& 주의;	해당 사항 없음	www.exac.broadinstitute.org
게놈 집계 데이터베이스	N/A	www.gnomad.broadinstitute.org
미국 국립생명공학센터(National Center for Biotechnology) 정보 도메인 및 구조 데이터베이스	해당 사항	없음 www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/domains-structures/
국립생명공학정보센터(National Center for Biotechnology Information) 유전자 데이터베이스	해당 없음	www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/
미국 국립생명공학정보센터(National Center for Biotechnology Information) 단백질 데이터베이스	해당	없음www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/
National Heart, Lung, and Blood Institute GO 엑솜 염기서열분석 프로젝트	해당 없음	www.evs.gs.washington.edu/EVS/
SnapGene	GSL Biotech LCC	www.snapgene.com
University of California, Santa Cruz Human Genome Browser 해당	없음	www.genome.ucsc.edu