重測序探索剛地弓形蟲毒力相關基因

2016-01-27    編輯:諾禾致源
全基因組重測序:探索剛地弓形蟲毒力相關基因banner圖

安徽醫科大學研究人員攜手諾禾致源重測序團隊,通過對2種剛地弓形蟲的全基因組重測序變異檢測研究,
從基因組水平解釋了2種蟲株產生表型差異的原因,為弓形蟲病的治療和疫苗研發提供了理論依據。
245棋牌 該研究成果發表于2015年10月的BMC Genomics雜志(IF: 3.986)。

研究背景

剛地弓形蟲(Toxoplasma gondii Nicolle&Manceaux, 1908)寄生于人和許多種動物的有核細胞,
但只能在貓科動物的腸道內繁衍,能夠引起人畜共患的弓形蟲病。與北美和歐洲群體遺傳結構不同,Chinese 1 (ToxoDB#9)
是中國的弓形蟲優勢基因型。 在Chinese 1型弓形蟲中,Wh3(強毒株)和Wh6(弱毒株)對小鼠表現出了不同的毒力。
245棋牌 本研究擬通過全基因組重測序技術,從基因組水平探究兩種蟲株表型及致病性差異的原因。

研究方法

取    材

245棋牌強毒株Wh3蟲株,弱毒株Wh6

245棋牌建    庫

500 bp文庫

測    序

HiSeq 2000,PE125;測序深度:Wh3為63.91×,Wh6為63.61×

分    析

245棋牌SNP、indel、CNV、SV的檢測及注釋;qRT-PCR分析

研究結果

 1 SNP、indel檢測及注釋

245棋牌與參考基因組比對發現,Wh3中共有505,856個SNPs,30,004個indels;Wh6中共有505,654個SNPs,30,658個indels。進一步分析兩樣本特有變異,發現Wh3中特有SNP和indels分別位于2847和2452個基因中,Wh6中特有SNP和indels分別位于2,868和2,613個基因中(圖1,圖3)。

 2 CNV、SV檢測及注釋

245棋牌與參考基因組比對發現,Wh3中共有2,320個SVs,1,942個CNVs;Wh6中共有4661個SVs,3,080個CNVs。其中,Wh3含有85個片段插入(總長度:282,700bp),2,995個片段缺失(總長度:4,940,000 bp);而Wh6含有90個片段插入(總長度:328,800bp),1,852個片段缺失(總長度:7,157,700 bp)(圖2,圖3)。

 3 毒力相關因子的變異信息分析

通過對與弓形蟲毒力和侵染性相關的一系列關鍵因子(ROPs、GRAs、MICs、RONs和SAGs)的變異信息分析,發現與其他影響因子相比,GRA3和RON3的編碼基因中含有更多的SNPs和indels;其中,GRA3編碼基因含有35個SNPs和2個indels,RON3編碼基因含有89個SNPs和6 個indels。 同時,與I、II和III型弓形蟲相比,Chinese1型弓形蟲的ROP16和GRA15表現為多態性的ROP16I/III和GRA15 II(圖4)。

 4 qRT-PCR分析

為探究與Wh3和Wh6表型差異相關的基因,分別對Wh3、Wh6和RH這三種蟲株進行qRT-PCR分析。與強毒株Wh3相比,發現在弱毒株Wh6中,GRA3和RON3的基因表達量顯著上調,而ROM4, profilin, M2AP, AMA1, RON2, RON3和RON4的基因表達量顯著下調。
與參考基因組蟲株RH相比,在Wh3和Wh6中的SRS9, ROP8, MIC8RON5的基因表達量均上調,而SAG1, ROP5ROP18的基因表達量均下調(圖5)。

SNPs、indels的對比分析及分布情況統計圖

245棋牌圖1  SNPs、indels的對比分析及分布情況統計

245棋牌注:a為SNP韋恩圖;b為indels韋恩圖;c為SNP突變型分布情況;d為編碼區indels長度分布情況

CNVs(左)和SVs(右)的分布情況統計圖

圖2  CNVs(左)和SVs(右)的分布情況統計

Wh3(左)和Wh6(右)的全基因組變異情況圖

圖3  Wh3(左)和Wh6(右)的全基因組變異情況

I、II、III型弓形蟲與Chinese 1型弓形蟲的ROP16和GRA15序列比對分析圖

圖4  I、II、III型弓形蟲與Chinese 1型弓形蟲的ROP16和GRA15序列比對分析

三種弓形蟲蟲株的表達模式分析

圖5  三種弓形蟲蟲株的表達模式分析

結論

通過對Wh3和Wh6兩種蟲株的全基因組重測序分析,發現與I型弓形蟲參考基因組相比,
Chinese1型弓形蟲中出現了大量的基因組結構變異。重測序及qRT-PCR分析,
發現有26個影響因子表現出顯著差異,推測它們與弓形蟲表型及致病性差異相關。

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