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多种测序技术成就高质量的蚊子基因组

  日期:2018-11-16  来源:生物通


为了更好地了解蚊子背后的生物学,并开发消灭蚊子的工具,由洛克菲勒大学领导的国际研究团队本周在《Nature》杂志上发表了高质量且重新注释的埃及伊蚊基因组。这项研究有望协助未来的传染病研究和控制工作。


提起蚊子,相信大家没有爱只有恨吧。这种恼人的生物不仅会吵得你睡不好觉,还会传播多种疾病。每年全球大约有4亿人感染由埃及伊蚊(Aedes aegypti)传播的病毒,包括登革热、黄热病、寨卡和基孔肯雅病毒。


为了更好地了解蚊子背后的生物学,并开发消灭蚊子的工具,由洛克菲勒大学领导的国际研究团队本周在《Nature》杂志上发表了高质量且重新注释的埃及伊蚊基因组。这项研究有望协助未来的传染病研究和控制工作。


这篇文章的资深作者、洛克菲勒大学神经遗传学和行为实验室的Leslie Vosshall教授表示:“(我们)所产生的带有注释的基因组的确是非常完整的,并对该领域产生了巨大的影响,让世界各地的科学家能够开展以往无法开展的大量研究。”


作为众包研究工作的一部分,伊蚊基因组工作组(Aedes Genome Working Group)的成员联合起来,提供了高质量的伊蚊基因组组装。他们使用了多种技术,包括PacBio长读长测序、Bionano Genomics光学图谱、Hi-C分析、10x Genomics的Chromium linked-read测序,以及Illumina的短读长测序。


通讯作者、Vosshall实验室的研究人员Benjamin Matthews表示:“为了有效地编辑蚊子基因组,你不仅要知道所涉及基因的序列,还要了解周围DNA区域的序列,这样你才知道应该从哪里下手。这也是完整基因组如此重要的原因。”


伊蚊基因组很大(大约1.25 Gb),并且高度重复。早在2007年,美国基因组研究所领导的国际研究团队就在《Science》上发表了伊蚊基因组的草图。去年,贝勒医学院、莱斯大学和Broad研究所领导的团队又将Hi-C数据整合到其中,改善了基因组的质量。文章同样发表在《Science》杂志上。然而,伊蚊基因组仍然不完整,存在许多缺口。


过去十年,测序技术在飞速进步,让研究人员有了更多的工具。于是,Vosshall教授领导的团队利用PacBio的长读长测序及Hi-C(基于染色体构象捕获的高通量测序方法)来产生新的参考基因组AaegL5。此次组装大大提高了连续性,contig数量减少了93%。


之后,他们还利用Bionano Genomics光学图谱和10 x Genomics的linked-read测序,验证了单倍型之间的局部结构和预测的结构变异。他们生成了一个改进的基因集注释AaegL5.0,揭示了许多过去未发现的基因、过去未描述的结构变异,以及其他基因组特征的更精细视图,如性别决定。


研究人员证明,与限制性位点相关的DNA标记定位可以帮助确定数量性状位点,它们与蚊子传播登革热病毒的能力有关。同时,基于染色体组装的全基因组筛选又让他们发现杀虫剂抗药性的候选位点。


基于这些新发现,研究人员认为AaegL5“将催生新的生物学见解和干预措施,以对付这种致命的疾病载体”。



参考资料:

Improved reference genome of Aedes aegypti informs arbovirus vector control
Nature (2018) | Published: 14 November 2018



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