干细胞之家 - 中国干细胞行业门户第一站

标题: 纳米孔全长cDNA测序和直接DNA甲基化分析解决大麻基因组拷贝数的争论 [打印本页]

作者: yinfuhua 时间: 2020-11-19 21:59 标题: 纳米孔全长cDNA测序和直接DNA甲基化分析解决大麻基因组拷贝数的争论

纳米孔全长cDNA测序和直接DNA甲基化分析解决大麻基因组拷贝数的争论8 A1 [1 [; [7 D# n
来源：NanoporeTechnologies 2020-11-19 12:409 P% X! u% j! Z8 H4 W
[attach]106643[/attach]
大麻（Cannabis sativa）通常分为大麻（Marijuana）和工业大麻（Hemp），通常依据植物产生THC（四氢大麻酚）的含量来区分：大麻的THC含量通常较高（> 10％），工业大麻通常较低（<0.3％），但他们都可以产生高水平的CBD（大麻二酚），工业大麻可用作纤维和燃料且市场增长很快。# D5 u4 R6 A5 N2 P8 }/ k
2015年，索尔克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies）的Todd教授及团队进行了一项研究：将高THC植株与低THC植株进行杂交，进行QTL（数量性状基因座）分析有以下关键发现：. T n5 y4 q- _) N; X1 R+ g3 E
效力基因座位于1号和3 号染色体，基因组进行测序发现合酶基因座位于9号染色体，解析染色体结构发现合酶基因连在一起在9号染色体上形成串联重复嵌套簇
识别到一个THC基因簇、一个CBD基因簇和一个“自己单独在那里”的CBD合酶，分别独立位于逆转座子嵌套中$ g: i5 W& m/ N
合酶基因本身没有内含子，每个不同的拷贝都很相似, h# N" S( K8 O6 s- d# H5 a f {! I
PromethION测序解析不同品系大麻合酶基因组结构
为了研究这些基因在基因组中是否保守，Todd及团队利用纳米孔高通量PromethION平台对三个不同的大麻品系进行测序——高THC含量、高THC和CBD含量、高CBD含量但低THC含量。得到的组装重叠群（Contig）N50在0.8 Mb到1.4 Mb之间，使用遗传图谱锚定到染色体中，揭示了：高THC含量品系植株：有一个与合酶簇相关的重大染色体重排事件，且与合酶基因簇有关，有一个与其他两个品系不同的THC合酶基因盒；高CBD含量品系植株：CBD和THC簇大多有共同的合酶结构；高THC和CBD含量品系植株：在THC酸合酶簇中有个杂合区
纳米孔全长cDNA测序区分旁系同源物表达：识别和量化基因表达差异/ m' h/ J* P2 P
“纳米孔全长cDNA测序使我们能准确地识别和量化出所有表达的基因。”——Todd Michael教授
利用短读长测序分析仅能发现旁系同源物具有高度相关的表达，相比之下，利用纳米孔全长cDNA测序可以很好的区分这些密切相关的旁系同源物表达。利用MinION进行全长cDNA测序，每个样品仅使用一个MinION测序芯片，即能够生成足够的数据量来识别和量化表达基因。8 @5 l. d; ^% X/ T8 a
高THC含量品系植株：11种合酶中只有一种THC酸合酶在花的样本中表达，存在未表达CBD酸合酶；- k% R& a' }. s6 X+ N/ d
高CBD含量品系植株：三个植株都表达了CBD酸合酶；2 K# [* W5 \# _5 a$ n
高THC和CBD含量品系植株：有一个THC酸合酶在杂合区域进行了表达。
纳米孔直接DNA甲基化识别并量化高度重复基因组的甲基化
Todd和他的团队研究发现5x和30x覆盖度的纳米孔数据与100x短读长亚硫酸氢盐测序数据之间的CpG甲基化识别在大多数区域有95%以上的一致性。$ v. o- X: |8 X& V3 R
Todd及团队利用现有的纳米孔长读长数据，对大麻基因组进行直接DNA甲基化研究发现：高THC含量品系DNA甲基化水平非常高，且由于基因组高重复性，基因组几乎“被甲基化覆盖”。通过评估三种类型的胞嘧啶甲基化发现：CpG和CHG中有50%胞嘧啶被甲基化，而CHH只有一小部分被甲基化。(生物谷Bioon.com）( k# A8 E4 i( \0 f

【直播预告】纳米孔测序在人类遗传学和罕见病研究中的应用. h: y( ~3 y: x% ?7 v) U# y- h: q
【日期】2020/11/19 15:002 m- K& S+ S5 j5 W7 H8 m) W
http://count.medsci.cn/link/redirect/199d0462698595ba

欢迎光临干细胞之家 - 中国干细胞行业门户第一站 (http://www.stemcell8.cn/)