Expresní kvantitativní znak loci - Expression quantitative trait loci

Expresní kvantitativní znak loci (eQTL) jsou genomické loci které vysvětlují variace v výraz úrovně mRNA.[1][2]

Vzdálené a lokální, trans- a cis-eQTL

Kvantitativní znak výrazu je množství mRNA přepis nebo a protein. Jedná se obvykle o produkt jednotlivce gen se specifickým chromozomálním umístěním. To odlišuje kvantitativní znaky exprese od většiny složité vlastnosti, které nejsou produktem exprese jediného genu. Chromozomální lokusy, které vysvětlují odchylku ve vlastnostech exprese, se nazývají eQTL. eQTL umístěné poblíž genu původu (gen produkující transkript nebo protein) jsou označovány jako místní eQTL nebo cis-eQTL. Naproti tomu ty, které se nacházejí daleko od jejich genu původu, často na různých chromozomech, se označují jako vzdálené eQTL nebo trans-eQTL. [3] První celogenomová studie genové exprese byla provedena v kvasinkách a publikována v roce 2002.[4] Počáteční vlna studií eQTL použila mikročipy k měření genové exprese v celém genomu; novější studie se masivně používají paralelně Sekvenování RNA. Mnoho výraz Studie QTL byly provedeny na rostlinách a zvířatech, včetně lidí,[5] subhumánní primáti[6][7] a myši.[8]

Některé cis eQTL jsou detekovány v mnoha tkáň typy, ale většina trans eQTL je tkáňově závislá (dynamická).[9] eQTL mohou působit cis (místně) nebo trans (na dálku) do a gen.[10] Hojnost genu přepis je přímo upraven uživatelem polymorfismus v regulační prvky. V důsledku toho lze hojnost přepisu považovat za kvantitativní znak, který lze mapovat se značnou silou. Ty byly pojmenovány výraz QTL (eQTL).[11] Kombinace celogenomové genetické asociační studie a měření globálního genová exprese umožňuje systematickou identifikaci eQTL. Testováním genové exprese a genetická variace současně na celém genomu lze u velkého počtu jedinců použít statistické genetické metody k mapování genetických faktorů, které podporují individuální rozdíly v kvantitativních úrovních exprese mnoha tisíců transkriptů.[12] Studie to ukázaly jednonukleotidové polymorfismy (SNP) reprodukovatelně spojené s komplexními poruchami [13] stejně jako určité farmakologické fenotypy [14] bylo zjištěno, že jsou významně obohaceny pro eQTL, relativně k frekvenčně shodným kontrolním SNP.

Detekce eQTL

Mapování eQTL se provádí pomocí standardu QTL metody mapování, které testují vazbu mezi variací v expresi a genetickými polymorfismy. Jediným podstatným rozdílem je, že studie eQTL mohou zahrnovat milion nebo více expresních mikrotraitů. Lze použít standardní softwarové balíčky genového mapování, i když je často rychlejší použít vlastní kód, jako je QTL Reaper nebo webový mapovací systém eQTL GeneNetwork. GeneNetwork hostí mnoho velkých datových sad mapování eQTL a poskytuje přístup k rychlým algoritmům pro mapování jednotlivých lokusů a epistatických interakcí. Jak je pravda ve všech mapovacích studiích QTL, závěrečné kroky při definování variant DNA, které způsobují rozdíly ve vlastnostech, jsou obvykle obtížné a vyžadují druhé kolo experimentování. To platí zejména pro trans eQTL, které nemají prospěch ze silné předchozí pravděpodobnosti, že příslušné varianty jsou v bezprostřední blízkosti původního genu. Statistické, grafické a bioinformatické metody se používají k hodnocení pozičních kandidátských genů a celých systémů interakcí.[15][16]

Viz také

Reference

  1. ^ Rockman MV, Kruglyak L (listopad 2006). "Genetika globální genové exprese". Recenze přírody. Genetika. 7 (11): 862–72. doi:10.1038 / nrg1964. PMID  17047685.
  2. ^ Nica, Alexandra C .; Dermitzakis, Emmanouil T. (2013). „Expresní kvantitativní znak loci: současnost a budoucnost“. Filozofické transakce Královské společnosti B: Biologické vědy. 368 (1620): 20120362. doi:10.1098 / rstb.2012.0362. PMC  3682727. PMID  23650636.
  3. ^ „Genetika genové exprese v primárních imunitních buňkách identifikuje hlavní regulátory specifické pro daný buněčný typ a role alel HLA“. Nat. Genet. 44 (5): 502–510. 2012. doi:10,1038 / ng.2205. PMC  3437404. PMID  22446964.
  4. ^ Brem RB, Yvert G, Clinton R, Kruglyak L (duben 2002). "Genetická disekce transkripční regulace u začínajících kvasinek". Věda. 296 (5568): 752–5. Bibcode:2002Sci ... 296..752B. doi:10.1126 / science.1069516. PMID  11923494.
  5. ^ Lonsdale, John; Thomas, Jeffrey; Salvatore, Mike; Phillips, Rebecca; Lo, Edmund; Shad, Saboor; Hasz, Richard; Walters, Gary; García, Fernando; Young, Nancy; Foster, Barbara; Moser, Mike; Karasik, Ellen; Gillard, Bryan; Ramsey, Kimberley; Sullivan, Susan; Bridge, Jason; Magazine, Harold; Syron, John; Fleming, Johnelle; Siminoff, Laura; Traino, Heather; Mosavel, Maghboeba; Barker, Laura; Jewell, Scott; Rohrer, Dan; Maxim, Dan; Filkins, Dana; Harbach, Philip; et al. (Červen 2013). „Projekt Genotype-Tissue Expression (GTEx)“. Genetika přírody. 45 (6): 580–5. doi:10,1038 / ng.2653. PMC  4692118. PMID  23715323.
  6. ^ Tung J, Zhou X, Alberts SC, Stephens M, Gilad Y (únor 2015). „Genetická architektura úrovní genové exprese u divokých paviánů“. eLife. 4. doi:10,7554 / eLife.04729. PMC  4383332. PMID  25714927.
  7. ^ Jasinska AJ, Zelaya I, Service SK, Peterson CB, Cantor RM, Choi OW a kol. (Prosinec 2017). „Genetická variace a genová exprese ve více tkáních a vývojových stadiích u nelidského primáta“. Genetika přírody. 49 (12): 1714–1721. doi:10,1038 / ng.3959. PMC  5714271. PMID  29083405.
  8. ^ Doss S, Schadt EE, Drake TA, Lusis AJ (květen 2005). "Cis působící exprese kvantitativních znaků loci u myší". Výzkum genomu. 15 (5): 681–91. doi:10,1101 / gr. 3216905. PMC  1088296. PMID  15837804.
  9. ^ Gerrits A, Li Y, Tesson BM, Bystrykh LV, Weersing E, Ausema A, Dontje B, Wang X, Breitling R, Jansen RC, de Haan G (říjen 2009). Gibson G (ed.). „Expresní kvantitativní znakové lokusy jsou vysoce citlivé na stav buněčné diferenciace“. Genetika PLoS. 5 (10): e1000692. doi:10.1371 / journal.pgen.1000692. PMC  2757904. PMID  19834560.
  10. ^ Michaelson JJ, Loguercio S, Beyer A (červenec 2009). „Detekce a interpretace lokusů kvantitativního znaku exprese (eQTL)“. Metody. 48 (3): 265–76. doi:10.1016 / j.ymeth.2009.03.004. PMID  19303049.
  11. ^ Cookson W, Liang L, Abecasis G, Moffatt M, Lathrop M (březen 2009). „Mapování komplexních rysů onemocnění s globální genovou expresí“. Recenze přírody. Genetika. 10 (3): 184–94. doi:10.1038 / nrg2537. PMC  4550035. PMID  19223927.
  12. ^ Cookson et. al Nat Rev Genet. 2009 Mar; 10 (3): 184-94
  13. ^ Nicolae DL, Gamazon E, Zhang W, Duan S, Dolan ME, Cox NJ (duben 2010). Gibson G (ed.). „SNP spojené se zvláštnostmi jsou s větší pravděpodobností eQTL: anotace ke zlepšení objevování z GWAS“. Genetika PLoS. 6 (4): e1000888. doi:10.1371 / journal.pgen.1000888. PMC  2848547. PMID  20369019.
  14. ^ Gamazon ER, Huang RS, Cox NJ, Dolan ME (květen 2010). „SNP spojené s citlivostí na chemoterapeutická léčiva jsou obohaceny v lokusech kvantitativního znaku exprese“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (20): 9287–92. Bibcode:2010PNAS..107,9287G. doi:10.1073 / pnas.1001827107. PMC  2889115. PMID  20442332.
  15. ^ Kulp DC, Jagalur M (2006). "Příčinná inference párů regulátor-cíl genovým mapováním expresních fenotypů". BMC Genomics. 7: 125. doi:10.1186/1471-2164-7-125. PMC  1481560. PMID  16719927.
  16. ^ Lee SI, Dudley AM, Drubin D, Silver PA, Krogan NJ, Pe'er D, Koller D (2009). „Učení se o regulačním potenciálu z údajů eQTL“. Genetika PLoS. 5 (1): e1000358. doi:10.1371 / journal.pgen.1000358. PMC  2627940. PMID  19180192.