체세포에서 반복 서열 사이의 바카라 추천합 분석

국제 협력 연구 그룹은 Giovanni Pascalella, Riken Bio-Medical Sciences의 Transcriptome 연구 팀, Piero Carninci의 팀 리더, Piero Carninci의 팀장으로 구성된 국제 협력 연구 그룹, 생명 시스템 공장부, 의료 정보 부서, New Area Science, New Area Creatin 대학원, 및 Tokyo, 및 Tokyo, 및 Tokyo, 및 Tokyo, 및 Suzuki Shigeru 교수, Suzuki Shigeru 교수 National Institute of Advanced Industrial Science의 인공 지능 연구 센터 중에서 연구 그룹은 건강한 사람의 체세포 및 질병 환자의 게놈에 존재하는 "반복 배열^[1]"사이에 발생하는 바카라 추천합을 포괄적으로 분석했습니다 인간 게놈의 새로운 특징을 발견했습니다

인간 게놈의 50% 이상이 특정 염기 서열이 반복적으로 나타나는 반복 서열로 구성된다 매우 유사한 반복 서열 사이의 바카라 추천합으로 인한 돌연변이는 유전성 질환 또는 암 환자에서 종종 검출되는 것으로보고되었다

이번에는 국제 협력 연구 그룹은 체세포에서 바카라 추천합 사이의 체계적으로 바카라 추천합을 찾는 방법을 개발했으며, 바카라 추천합-유도 된 돌연변이가 간, 신장 및 건강한 사람들의 뇌에서 흔하다는 것을 발견했습니다 우리는 또한 인간 세포의 분화가 바카라 추천합에 영향을 미치고, 바카라 추천합의 바카라 추천합으로 인한 돌연변이가 알츠하이머 병 및 파킨슨 병과 같은 신경 퇴행성 질환에 관여한다는 것을 밝혀냈다 이것은 게놈의 반복 서열 사이의 바카라 추천합이 유전성 질환이나 암 환자에서만 발생하는 현상이 아니라 건강한 사람과 신경계 질환에서 발생하는 보편적 인 현상임을 나타냅니다

이 연구 결과는 인간 게놈 구조 및 질병에 대한 반복 서열의 조직-특이 적 바카라 추천합의 효과에 대한 체계적인 이해로 이어질 것으로 예상 될 수있다

이 연구는 과학 저널 "셀"(7 월 25 일 : 일본 7 월 26 일)의 온라인 버전에 게시 될 예정입니다

20 년 전에 인간 게놈이 처음 해독되었을 때, 특정 뉴클레오티드 서열에 나타나는 "반복 서열"은 게놈의 50% 이상을 구성한다는 것이 밝혀졌다

인간 게놈의 반복 서열은 길이가 약 300 기초 쌍의 서열로 구성된다ALU 가족^[2]"및"L1 가족^[2]"및 기타로 분류됩니다 최근의 연구는 이러한 반복 서열이 근처의 유전자의 발현을 제어하고 게놈 형태의 형성을 제어하는 ​​것과 같은 중요한 메커니즘에 관여하는 것으로 나타났습니다 반면에, 반복 서열은 매우 유사하며, 반복 서열의 유전자 변이체와 반복적 인 돌연변이가, 유전 적 돌연변이는, 유전자의 바카라 추천분 및 L1 반 분호합니다 그러나 암 또는 유전성 질환

국제 협력 연구 그룹은 "암과 유전 질환에서보고 된 ALU 및 L1 반복 서열의 바카라 추천합은 빙산의 일각 일 뿐이며 실제로 더 보편적 인 현상이다"

소개,이 가설을 입증하기 위해 실험 기술을 사용하여 DNA 샘플의 특정 게놈 서열을 풍부하게합니다Capture-seq 메소드^[3]"를 사용하여 인간 게놈에 걸친 반복 사이의 바카라 추천합을 분석 하였다이 경우, 우리는 기존의 캡처 -Seq 방법에서 반복 서열에 결합하는 원래의 RNA 분자 (프로브)를 설계했으며, 짧은 시간에 효율적인 농도의 DNA 조각을 사용하여 개선을 가능하게했다

다음으로,이 기술을 사용하여, 우리는 Tokyo Metropolitan Health Rengevity Medical Center의 노인 Brainbank가 제공 한 10 개의 사후 기증자에 대한 DNA 분석을 수행했습니다 각각의 공여자에 대해, DNA는 신장, 간 및 3 가지 유형의 뇌 영역 (전두, 정수리 및 시간 피질)의 조직으로부터 농축되었다 (도 1 상단) 반복 서열의 DNA 단편을 캡처 -seq 방법에 의해 이들 시편으로부터 추출 하였다Illumina 차세대 시퀀서^[5]10175_10251나노 포어 시퀀서^[6]를 사용하여 전체 게놈 서열을 분석 하였다 (그림 1 왼쪽 하단) 두 가지 독립적 인 분석 방법을 사용함으로써 분석 결과의 중요성을 상호 검증 할 수 있습니다

서열 분석 후 기본 서열 데이터에서 ALU 및 L1 반복 서열을 추출하기위한 추가 계산 도구생물 정보학 파이프 라인^[7]"TE-Rex"를 개발했습니다 이 파이프 라인에서 표본에서 얻은 서열 데이터는 인간을 제공하는 데 사용될 수 있습니다참조 게놈^[8]서열 데이터와 비교하여 바카라 추천합이 발생한 사이트를 식별하고 완벽하게 일치하지 않는 판독 값을 추출합니다 (그림 2)

이런 식으로, 우리는 인간 표본으로부터 얻은 시퀀싱 데이터로부터 ALU 및 L1 반복의 바카라 추천합으로 인한 수백만 개의 돌연변이를 발견했다 또한, 각 체세포에 특이적인 바카라 추천합을 분석하여 바카라 추천합을 특성화 하였다 예를 들어, 신장과 간은 세포 당 상대적으로 높은 바카라 추천합을 가졌으며 (도 3A), 뇌 조직은 동일한 염색체 내에서 더 많은 바카라 추천합을 가졌다 또한, 뇌 조직에서, ALU 및 L1 반복과 관련된 많은 바카라 추천합이 게놈의 인접한 영역에서 관찰되었다 (도 3B)

여기서, 우리는 바카라 추천합 특성이 조직마다 다르기 때문에 "발달의 시작시 생물학적 과정이 반복 서열의 바카라 추천합에 영향을 미칠 수있다"고 가정했다

이 가설을 입증하려면IPS 세포 (유도 성 다 능성 줄기 세포)^[9]12258_12369Chromatin 구획^[10]에서 인접한 반복 서열 사이의 증가 된 바카라 추천합과 같은 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다 이것은 인간 세포의 분화가 체세포에서 바카라 추천합에 영향을 미친다는 것을 나타낸다

또한, 신경 퇴행성 질환 환자가 제공 한 표본의 바카라 추천합 알츠하이머 및 파킨슨 병은 질병 표본과 관련된 몇 가지 특성을 나타냈다 우리는 알츠하이머 병이있는 공여자에서 측두 피질에서 바카라 추천합이 증가 함을 발견했다 DNA 결실을 일으킨 바카라 추천합은 파킨슨 병과 강하게 관련된 유전자의 파킨슨 공여자에서 자주 관찰되었다 이러한 발견은 신경 퇴행성 질환이 바카라 추천합의 특정 변화에 영향을 줄 수 있음을 시사합니다

이 연구는 체세포에서 ALU 또는 L1 반복의 바카라 추천합이 건강한 개인의 인간 게놈에서 발견되는 보편적 인 특징임을 보여 주었다 이들 체세포에서의 바카라 추천합은 인간 게놈의 구조와 기능에 영향을 줄 수있다

분화 동안 조직 사이에서 바카라 추천합 특성이 상당히 상이하다는 발견은 체세포에서 ALU와 L1 반복 서열 사이의 바카라 추천합이 유기체의 정상적인 발달에 필요할 가능성을 나타냅니다 또한, 알츠하이머와 파킨슨 병의 변경된 바카라 추천합 프로파일은 바카라 추천합 변화가 뇌 질환에 영향을 미친다는 것을 시사한다 앞으로, 다양한 질병에서 반복적 인 요소들 사이의 조직-특이 적 바카라 추천합의 특성을 평가함으로써 질병의 원인이 설명되고 새로운 치료가 개발 될 것으로 예상된다

<title>
반복 요소의 바카라 추천합 인간 게놈에서 체세포 복잡성을 생성
<저자 이름>
Giovanni Pascarella, Chung Chau Hon, Kosuke Hashimoto, Annika Busch, Joachim Luginbühl, Callum Parr, Wing Hin Yip, Kazumi Abe, Anton Kratz, Alessandro Bonetti, Federico Agostini, Shigeo Murayame, Jessica 스즈키, 스테파노 구스틴 치치, 마틴 프리트 및 피에로 카르 닌키
<magazine>
셀
<doi>
101016/jcell202206032

[1] 반복 배열

는 특정 염기 서열이 게놈에 반복적으로 나타나는 서열을 나타냅니다 동일한 방향 (탠덤 반복 어레이)에 동일한 배열이 존재하는 반복 배열 유형과 비 이명적 배열 (산란 된 반복 어레이)에 상주하는 유형이 있습니다[참조로 돌아 가기]

[2] ALU 가족, L1 가족

ALU 패밀리는 길이가 약 300 개의 기본 쌍으로 짧고 산란 된 반복 서열이며, 인간 게놈의 약 10%를 차지합니다 L1 패밀리는 약 7,000 개의 염기 쌍의 장쇄 산란 반복 서열이며, 인간 게놈의 약 17%를 차지한다[참조로 돌아 가기]

[3] Capture-seq 메소드

특정 게놈 영역을 포함하는 DNA 단편을 풍부하게하고 시퀀싱 분석을 수행하는 방법 특정 DNA 단편은 관심 영역에 상보한 기본 서열을 갖는 프로브를 사용하여 혼성화에 의해 캡처된다 이 연구에서, 반복 서열에 대한 프로브를 설계함으로써, 우리는 기존의 방법보다 농축에 필요한 시간을 크게 줄이고, 고효율로 희귀 돌연변이를 탐지하는 방법을 개선시켰다[참조로 돌아 가기]

[4] glial cells

신경교 세포라고도합니다 뇌의 뉴런을 제외한 많은 세포의 일반적인 용어는 성상 세포, oligodendrocytes 및 microglia입니다[참조로 돌아 가기]

[5] Illumina 차세대 시퀀서

Illumina가 개발 한 차세대 시퀀서 이 장치는 형광 뉴클레오티드를 사용한 합성에 의한 서열과 같은 방법을 사용하여 DNA의 기본 서열을 읽고, Sanger 방법에 비해 현저히 높은 처리량을 달성한다[참조로 돌아 가기]

[6] 나노 포어 시퀀서

옥스포드 나노 포어 기술에 의해 개발 된 시퀀서 DNA 분자가 나노 스케일 구멍을 갖는 단백질을 통과 할 때 전기 신호로부터 기본 서열을 읽는 방법 현재 차세대 시퀀서로 널리 사용되는 Illumina의 읽기 방법과 비교하여, 그 특징은 DNA 분자의 단편화를 겪지 않고 긴 사슬로 분석 할 수 있다는 것입니다[참조로 돌아 가기]

[7] Bioinformatics Pipeline

Bioin Informatics는 생물이 컴퓨터를 사용하는 다양한 정보를 분석하는 분야입니다 계산 프로세스의 단계가 나뉘어지고 각 개별적으로 수행되는 각 처리가 동일한 필드에서 연결되는 파이프 라인 방법을 적용함으로써 분석을 최적화하고 속도를 높일 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

[8] 참조 게놈

종의 게놈 서열이며 표준 게놈 서열로 출판된다 참조와 함께 읽기 데이터를 정렬하면 표준 기준 서열과 다른 DNA 다형성이 검출됩니다 이 연구에서 우리는 게놈 기준 컨소시엄에 의해 발행 된 인간 게놈 참조 GRCH38을 사용했으며 총 기본 수는 약 3GB입니다[참조로 돌아 가기]

[9] IPS 세포 (유도 성 다 능성 줄기 세포)

15922_16022Oct3,sox2,KLF4유전자 등을 소개하여 인위적으로 생성되는 다수의 줄기 세포입니다[참조로 돌아 가기]

[10] Chromatin Compartment

DNA 및 단백질의 복합체 인 Chromatin은 크로마틴 구획이라는 핵 내 영역에 고도로 접히고 배치된다 세포 핵에서, A 및 B 구획은 영역을 형성하고, 전자에서 유전자 전사가 활성화되고 후자에서는 억제된다 핵 내의 구획은 세포 분화 및 세포주기에 따라 변화하는 것으로 밝혀졌다 [참조로 돌아 가기]

Riken Research Institute, Life and Medical Science Research Center도쿄 대학교 대학원 대학원 제작 과학, 의료 정보 생활 전공, 생명 시스템 관찰 분야고대 산업 기술 연구소, 정보 및 인체 공학Karolinska Institute캘리포니아 대학교, 샌디에고이탈리아 기술 연구소 (IIT)도쿄 건강 및 장수 의료 센터 연구소

이 연구는 연구 및 개발 주제 "노화 및 치매 센터 구축"(연구 및 개발 대표 : Murayama Shigeo)의 지원으로 수행되었습니다 이는 일본 의학 연구 및 개발 기관 (AMED) 뇌 과학 연구 전략 프로모션 프로그램의 연구 및 개발 주제입니다 우리는 또한 일본 과학 홍보 협회 (JSPS) 공학 연구 프로젝트 프로젝트 New Academic Research (연구 영역 제안 유형), "학술 연구 지원 재단의 공식"및 "코호트 및 생물학적 표본 지원 플랫폼 (COBI)"(Core Institution : Tokyo 대학교의 의료 과학 연구소)로부터 샘플 제공 및 분석 지원을 받았습니다