Artigo de método

Navegando no MARRVEL, uma ferramenta Web que integra informações da genômica humana e genética de organismos modelo

DOI:

10.3791/59542

⸱

15 de agosto de 2019

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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

Neste artigo

Resumo

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Aqui, apresentamos um protocolo para acessar e analisar muitas bases de dados de organismos humanos e modelo de forma eficiente. Este protocolo demonstra o uso de MARRVEL para analisar variantes causadoras de doenças candidatas identificadas a partir de esforços de sequenciamento de próxima geração.

Resumo

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Com o sequenciamento de todo-exome/genoma, os geneticistas humanos identificam variantes raras que segregar com fenótipos de doença. Para avaliar se uma variante específica é patogênica, deve-se consultar muitos bancos de dados para determinar se o gene de interesse está vinculado a uma doença genética, se a variante específica foi relatada antes, e quais dados funcionais estão disponíveis no organismo modelo bases de dados que podem fornecer pistas sobre a função do gene em humanos. MARRVEL (organismo modelo recursos agregados para exploração variante rara) é uma ferramenta de coleta de dados One-stop para genes humanos e variantes e seus genes ortológicos em sete organismos modelo, incluindo no rato, rato, zebrafish, mosca da fruta, verme nematódeo, fissão levedura, e levedura brotamento. Neste protocolo, fornecemos uma visão geral do que MARRVEL pode ser usado e discutimos como diferentes conjuntos de dados podem ser usados para avaliar se uma variante de significância desconhecida (VUS) em um gene causador de doença conhecido ou uma variante em um gene de significância incerta (GUS) pode ser Patogénicas. Este protocolo guiará um usuário através da busca de bases de dados humanas múltiplas simultaneamente começando com um gene humano com ou sem uma variação do interesse. Também discutimos como utilizar dados de OMIM, ExAC/gnomAD, ClinVar, Geno2MP, DGV e DECHIPHER. Além disso, nós ilustramos como interpretar uma lista de genes do candidato do ortólogo, de testes padrões da expressão, e de termos do Go em organismos modelo associados com cada gene humano. Além disso, discutimos as anotações de domínio estrutural de proteínas de valor fornecidas e explicamos como usar o recurso de alinhamento de proteínas de várias espécies para avaliar se uma variante de interesse afeta um domínio evolutivamente conservado ou aminoácido. Finalmente, discutiremos três casos de uso diferentes deste site. MARRVEL é um site de acesso aberto facilmente acessível projetado para pesquisadores clínicos e básicos e serve como um ponto de partida para projetar experimentos para estudos funcionais.

Introdução

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O uso da tecnologia de sequenciamento de próxima geração está se expandindo tanto na pesquisa quanto nos laboratórios genéticos clínicos1. Todo-exome (WES) e as análises de sequenciamento do inteiro-genoma (WGS) revelam as variações raras numerosas do significado desconhecido (VUS) em genes doença-causando conhecidos assim como Variants nos genes que são ainda ser associados com uma doença de Mendelian (GUS: genes de incerto significativo). Apresentado com uma lista de genes e de variants em um relatório clínico da seqüência, os geneticistas médicos devem manualmente visitar recursos em linha múltiplos para obter mais informação para avaliar qu....

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Protocolo

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1. como iniciar uma pesquisa

  1. Para o gene humano e a busca variante-baseada, vá aos passos 1.1.1.-1.1.2. Para pesquisa baseada em genes humanos (sem entrada variante), avance para o passo 1,2. Para a pesquisa baseada em genes do organismo modelo, consulte as etapas 1.3.1.-1.3.2.
    1. Vá para a página inicial do MARRVEL4 em http://marrvel.org/. Comece introduzindo um símbolo humano do gene. Verifique se os nomes dos genes candidatos estão listados abaixo da caixa de entrada com cada entrada de caractere. Se a pesquisa voltar negativa, certifique-se de que o símbolo genético utilizado está atualizado usando o site da Comissão de nomen....

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Resultados

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Os geneticistas humanos e os cientistas modelo do organismo cada um usam MARRVEL em maneiras distintas, cada um com resultados desejados diferentes. Abaixo estão três vinhetas de possíveis usos para MARRVEL.

Avaliando a patogenicidade de uma variante em uma doença dominante
A maioria dos usuários que visitam MARRVEL usar este site para analisar a probabilidade de que uma variante humana rara pode causar uma determinada doença. Por exemplo, um missense (17:59477596 G > A,.......

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Discussão

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As etapas críticas neste protocolo incluem a entrada inicial (etapas 1.1-1.3) e a interpretação subseqüente da saída. A razão mais comum por que os resultados da pesquisa são negativos é por causa das muitas maneiras que um gene e/ou variante pode ser descrita. Enquanto MARRVEL é atualizado em uma base agendada, essas atualizações podem causar desconexões entre os diferentes bancos de dados que MARRVEL links para. Assim, a primeira etapa na solução de problemas é invariavelmente verificando se nomes alternativos do gene .......

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Divulgações

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Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

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Agradecemos a 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, e Norbert Perrimon por seu apoio no desenvolvimento e manutenção de MARRVEL. Agradecemos a Samantha L. Deal e J. Michael Harnish por sua contribuição neste manuscrito.

O desenvolvimento inicial de MARRVEL foi apoiado em parte pelo centro de triagem de organismos de rede de doenças não diagnosticadas por meio do NIH Commonfund (U54NS093793) e pelo escritório de programas de infraestrutura de pesquisa (ORIP) da NIH (R24OD022005). JW é apoiado pe....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Genética HumanaClinVarPMID: 29165669https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/
Genética HumanaDECIFRARPMID: 19344873 https://decipher.sanger.ac.uk/
Genética HumanaDGVPMID:  24174537http://dgv.tcag.ca/dgv/app/home
Orthology PredictionDIOPTPMID: 21880147 https://www.flyrnai.org/cgi-bin/DRSC_orthologs.pl
nomenclatura de genes/transcrições humanasPMID: 29155950 https://useast.ensembl.org/
Genética HumanaExAC PMID: 27535533http://exac.broadinstitute.org/
Bancos de dados de organismos modelo primáriosFlyBase (Drosophila)PMID:26467478http://flybase.org
Ferramentas de integração de banco de dados de organismos modeloGene2FunctionPMID: 28663344http://www.gene2function.org/search/
Genética humanaGeno2MPN/Ahttp://geno2mp.gs.washington.edu/Geno2MP/
Genética HumanagnomADPMID: 27535533http://gnomad.broadinstitute.org/
Ontologia GenéticaGO CentralPMID: 10802651, 25428369 http://www.geneontology.org/
Expressão de Gene/Proteína HumanaGTExPMID: 29019975, 23715323 https://gtexportal.org/home/
Nomenclatura do gene humanoHGNCPMID: 27799471 https://www.genenames.org/
Bancos de dados de organismos modelo primáriosIMPC (mouse)PMID: 27626380http://www.mousephenotype.org/
Bancos de dados de organismos modelo primáriosMGI (mouse)PMID:25348401http://www.informatics.jax.org/
de integração de banco de dados de organismos modeloMonarch InitiativePMID: 27899636https://monarchinitiative.org/
Nomenclatura de variantes humanasMutalyzerPMID: 18000842 https://mutalyzer.nl/
Genética HumanaOMIMPMID: 28654725https://omim.org/
Bancos de Dados de Organismos Modelo PrimáriosPomBase (levedura de fissão)PMID:22039153https://www.pombase.org/
LiteraturaPubMedN/Ahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/
Bancos de Dados de Organismos Modelo PrimáriosRGD (rato)PMID:25355511https://rgd.mcw.edu/
Bancos de dados de organismos modelo primáriosSGD (levedura em brotamento)PMID: 22110037https://www.yeastgenome.org/
Expressão de genes/proteínas humanasO Atlas de Proteínas HumanasPMID: 21752111https://www.proteinatlas.org/
Bancos de dados de organismos modelo primáriosWormBase (C. elegans)PMID:26578572http://wormbase.org
Bancos de dados de organismos modelo primáriosZFIN (peixe-zebra)PMID: 26097180https://zfin.org/
Conjunto de Ferramentas

Referências

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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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