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多種測序技術成就高質量的蚊子基因組

2018-11-20 23:01:48      點擊:

   提起蚊子,相信大家沒有愛只有恨吧。這種惱人的生物不僅會吵得你睡不好覺,還會傳播多種疾病。每年全球大約有4億人感染由埃及伊蚊(Aedes aegypti)傳播的病毒,包括登革熱、黃熱病、寨卡和基孔肯雅病毒。

   為了更好地了解蚊子背后的生物學,并開發消滅蚊子的工具,由洛克菲勒大學領導的國際研究團隊本周在《Nature》雜志上發表了高質量且重新注釋的埃及伊蚊基因組。這項研究有望協助未來的傳染病研究和控制工作。

   這篇文章的資深作者、洛克菲勒大學神經遺傳學和行為實驗室的Leslie Vosshall教授表示:“(我們)所產生的帶有注釋的基因組的確是非常完整的,并對該領域產生了巨大的影響,讓世界各地的科學家能夠開展以往無法開展的大量研究!

   作為眾包研究工作的一部分,伊蚊基因組工作組(Aedes Genome Working Group)的成員聯合起來,提供了高質量的伊蚊基因組組裝。他們使用了多種技術,包括PacBio長讀長測序、Bionano Genomics光學圖譜、Hi-C分析、10x Genomics的Chromium linked-read測序,以及Illumina的短讀長測序。

   通訊作者、Vosshall實驗室的研究人員Benjamin Matthews表示:“為了有效地編輯蚊子基因組,你不僅要知道所涉及基因的序列,還要了解周圍DNA區域的序列,這樣你才知道應該從哪里下手。這也是完整基因組如此重要的原因!

   伊蚊基因組很大(大約1.25 Gb),并且高度重復。早在2007年,美國基因組研究所領導的國際研究團隊就在《Science》上發表了伊蚊基因組的草圖。去年,貝勒醫學院、萊斯大學和Broad研究所領導的團隊又將Hi-C數據整合到其中,改善了基因組的質量。文章同樣發表在《Science》雜志上。然而,伊蚊基因組仍然不完整,存在許多缺口。

   過去十年,測序技術在飛速進步,讓研究人員有了更多的工具。于是,Vosshall教授領導的團隊利用PacBio的長讀長測序及Hi-C(基于染色體構象捕獲的高通量測序方法)來產生新的參考基因組AaegL5。此次組裝大大提高了連續性,contig數量減少了93%。

   之后,他們還利用Bionano Genomics光學圖譜和10 x Genomics的linked-read測序,驗證了單倍型之間的局部結構和預測的結構變異。他們生成了一個改進的基因集注釋AaegL5.0,揭示了許多過去未發現的基因、過去未描述的結構變異,以及其他基因組特征的更精細視圖,如性別決定。

   研究人員證明,與限制性位點相關的DNA標記定位可以幫助確定數量性狀位點,它們與蚊子傳播登革熱病毒的能力有關。同時,基于染色體組裝的全基因組篩選又讓他們發現殺蟲劑抗藥性的候選位點。

   基于這些新發現,研究人員認為AaegL5“將催生新的生物學見解和干預措施,以對付這種致命的疾病載體”。

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