遺伝的変異のアミノ酸レベル信号対雑音解析によるバリアント病原性の可能性を決定します。
Summary
アミノ酸レベル信号対雑音解析では、特定の人口の遺伝の変化を背景に正規化された特定アミノ酸位置に遺伝的変異の有病率を決定します。これにより、バリアント「ホット スポット」内人口 (ノイズ) は、稀な変形の頻度を超えるタンパク質シーケンス (信号) を識別するため。
Abstract
コストと速度の次世代遺伝子解析の進歩は、臨床全エキソームと全ゲノム検査の爆発を生成しています。一方、これは遺伝的症候群に関連付けられている可能性が高い病原性突然変異の増加の同定につながっている、それも大幅に増えた数不明な意義 (VU) の遺伝的変異を偶然発見されました。科学者や臨床医の両方の主要な課題は、これらの変異体の臨床的意義を決定します。病原性の可能性を決定するを支援するためのアプローチは、タンパク質のシーケンス レベルで信号対雑音分析です。このプロトコル記述を可能性が高い一次配列の領域を識別するために知られていた蛋白質のトポロジーをもつタンパク質の各アミノ酸の位置で周波数を活用してアミノ酸レベル信号のノイズ解析手法(人口「背景」のバリエーション) を基準にして病理学的変化は。このメソッドは、次世代遺伝子検査によって同定されたものなど VUSs の診断の重量を改良するため高の病理学的信号のアミノ酸残基位置「ホット スポット」を特定できます。
Introduction
遺伝子解析プラットフォームの急速な改善をもたらしましたアクセシビリティと遺伝医学の役割。コストの削減、次世代遺伝子解析は、ゲノムの全体のルーチンの配列をつながっているの速度の増加のシーケンス (全エキソーム配列、ウェス) をコーディング単一の遺伝子または遺伝子の一握りに限られて、一度、全体のゲノム (全ゲノム配列、WGS) 臨床設定で。ウェスと WGS が頻繁に使用されて重症の新生児、遺伝的症候群の心配の子供の設定で臨床管理1,2を変更することができます実績のある診断ツールです。偶然発見遺伝子変異または不明な診断の予想外の肯定的な結果の数も大幅に増加している中、これは遺伝的症候群に関連付けられている可能性が高い病原性突然変異の増加の同定につながっている、意義 (VU)。これらの変形のいくつかが無視、不詳、亜種にローカライズする可能性のある致命的なまたは非常に病的な疾患に関連する遺伝子はしばしば報告されています。現在のガイドラインで推奨して付随的亜種心筋症など突然心臓死素因疾患の発症に関連する遺伝子を含む、患者への医療の給付がありますが特定の遺伝子の発見の報告とchannelopathies3。この勧告は、SCD 素因疾患のリスクで個人をキャプチャする設計された、バリアント検出の感度はずっと特異性を超過します。これは VUSs の増加に反映され、偶然与えられた人口4のそれぞれの疾患の頻度をはるかに超える不明の診断ユーティリティで亜種を識別しました。このような病気は、qt 延長症候群 (LQTS) は、心臓のイオン チャネルをエンコードする遺伝子にローカライズする突然変異によって引き起こされる標準的な心臓チャネロパチーまたはチャネルの結果、タンパク質の相互作用遅延心筋再分極5。この再分極遅延、安静時心電図上 QT 間隔の延長が見られる心室頻拍などの潜在的に致命的な心室性不整脈の電気的素因で起因します。遺伝子の数は、この病気、 KCNQ1の突然変異の開発にリンクされている間-エンコード私Ksカリウム チャネル (KCNQ1, Kv7.1) LQTS タイプ 1 の原因であるし、6以下の例として活用されています。バリアント解釈の複雑さを示す、LQTS の遺伝子、「背景遺伝的変動」と呼ばれる稀な変形の存在は前述78をされています。
知られている病原性変異の大規模な大要スタイル データベースに加えていくつかの戦略は効果別の亜種になります予測に存在します。いくつかは、ふるいにかけると Polyphen 2 deleteriousness9,10を予測する新規の非同義バリアントの数が多いをフィルターできるようなアルゴリズムに基づいています。これらのツールの広範な使用にもかかわらず低特異性は、「呼び出し」臨床 VUSs11になったら適用性を制限します。「信号対雑音」分析は、問題の軌跡で知られている病理学的変化人口からまれな遺伝的変異に対する正規化周波数に基づく疾患に関連付けられている変形の可能性を識別するツールです。遺伝子座にローカライズする亜種に比べて人口ベースのバリエーション、高い信号対雑音、疾患に関連する変異の高い有病率があるがより自分自身をする疾患に関連する可能性があります。さらに、珍しい亜種発見ちなみに珍しい人口亜種の高頻度遺伝子にローカライズする疾患に関連する周波数、低信号に騒音と比較して、疾患関連をされる可能性が低い場合があります。信号対雑音解析の診断の有用性の心筋症と channelopathies; の遺伝子検査の最新のガイドラインで示されています。ただし、全遺伝子レベルまたはドメイン固有のレベル12でのみ採用されています。最近では、病理学的亜種 (疾患データベース、文献におけるコホート研究) と人口に基づく制御亜種 (エキソーム集計コンソーシアム、負荷インピー ダンスとゲノム集計データベース、GnomAD13) の両方の可用性の向上を与えこれは、タンパク質の一次配列内の個々 のアミノ酸の位置に適用されています。アミノ酸レベル信号対雑音解析は、遺伝子疾患に関連するのではなく、可能性が高い遺伝的変異を「背景」として LQTS と関連付けられているちなみに識別されたバリアントを分類するのに役立っています。ちなみに特定のこれらの亜種KCNQ1を含む LQTS と関連付けられている 3 つの主要な遺伝子間で個々 のアミノ酸の位置にこれらの変異体の周波数を珍しい反映している示唆している重要な信号対雑音比を欠いていた人口変動ではなく、疾患に関連する変異。さらに、タンパク質固有のドメイン トポロジが高い信号対雑音、病理学的突然変異タンパク質14のキーの機能ドメインにローカライズされた「ホット スポット」の領域に対してオーバーレイだった。この方法論は、1) 可能性バリアントは疾患または人口関連の決定と 2) ヒトの疾患に関連付けられているタンパク質の重要な新規の機能ドメインを識別する可能性を秘めています。
Protocol
Representative Results
Discussion
ハイスループット遺伝子検査は高度な劇的にアプリケーションの可用性過去 10 年間。ただし、心筋症などの確立された遺伝的基盤と疾患で多くを失敗して、診断率21を改善するために拡張されたテストしました。さらに、多くの識別された亜種の診断ユーティリティに関する重要な不確実性があります。これは部分的にウェスで WGS22誤診につながることが?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
APL は、によって、国家機関の健康 K08-HL136839 をサポートします。
Materials
| 1000 Genome Project | N/A | www.internationalgenome.org | |
| ClinVar | N/A | www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar | |
| Ensembl Genome Browser | N/A | uswest.ensembl.org/index.html | |
| Excel | Microsoft | office.microsoft.com/excel/ | Used for all example formulas and functions |
| Exome Aggregation Consortium | N/A | www.exac.broadinstitute.org | |
| Genome Aggregation Database | N/A | www.gnomad.broadinstitute.org | |
| National Center for Biotechnology Information Domain and Structure Database | N/A | www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/domains-structures/ | |
| National Center for Biotechnology Information Gene Database | N/A | www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/ | |
| National Center for Biotechnology Information Protein Database | N/A | www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/ | |
| National Heart, Lung, and Blood Institute GO Exome Sequencing Project | N/A | www.evs.gs.washington.edu/EVS/ | |
| SnapGene | GSL Biotech LCC | www.snapgene.com | |
| University of California, Santa Cruz Human Genome Browser | N/A | www.genome.ucsc.edu |
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