Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с обществом, связанным с родословной, или изоляцией по расстоянию , еще одним понятием в популяционной генетике с аббревиатурой «IBD».

ДНК сегмент является идентичным государством (IBS) в двух или более лиц , если они имеют идентичные нуклеотидные последовательности , в этом сегменте. Сегмент IBS идентичен по происхождению ( IBD ) у двух или более индивидуумов, если они унаследовали его от общего предка без рекомбинации , то есть сегмент имеет одинаковое предковое происхождение у этих индивидуумов. Сегменты ДНК, которые являются IBD, являются IBS по определению, но сегменты, которые не являются IBD, все же могут быть IBS из-за одних и тех же мутаций у разных людей или рекомбинаций, которые не изменяют сегмент.

Происхождение сегментов ВЗК определяется родословной.
Происхождение сегментов ВЗК определяется родословной.
Происхождение сегментов ВЗК определяется родословной.
Версия этого изображения для дальтоников.

Теория [ править ]

Все индивиды в конечной популяции связаны между собой, если их проследить достаточно долго, и, следовательно, будут иметь общие сегменты своего генома ВЗК. Во время мейоза сегменты IBD разрушаются путем рекомбинации. Следовательно, ожидаемая длина сегмента ВЗК зависит от количества поколений с момента последнего общего предка в локусе сегмента. Длина сегментов IBD, которые являются результатом n поколений общих предков в прошлом (следовательно, включая 2 n мейоза), экспоненциально распределена со средним значением 1 / (2 n ) Morgans (M). [1]Ожидаемое количество сегментов IBD уменьшается с количеством поколений, начиная с общего предка в этом локусе. Для определенного сегмента ДНК вероятность IBD уменьшается на 2 -2 n, поскольку в каждом мейозе вероятность передачи этого сегмента равна 1/2. [2]

Приложения [ править ]

Выявленные сегменты IBD могут использоваться для самых разных целей. Как отмечалось выше, количество (продолжительность и количество) совместного использования ВЗК зависит от семейных отношений между испытуемыми. Таким образом, одним из применений обнаружения сегментов ВЗК является количественная оценка родства. [3] [4] [5] [6] Измерение связанности может быть использовано в судебно - медицинской генетике , [7] , но могут также увеличить информацию в генетическом рычажном отображении [3] [8] и помочь уменьшить смещение от незарегистрированных отношений в стандарте ассоциативные исследования . [6] [9] Еще одно применение IBD -вменение генотипа и вывод фазы гаплотипа . [10] [11] [12] Длинные общие сегменты IBD, которые разбиты на короткие участки, могут указывать на ошибки фазирования. [5] [13] : SI

Отображение IBD [ править ]

Картирование ВЗК [3] похоже на анализ сцепления, но может быть выполнено без известной родословной на когорте неродственных людей. Отображение ВОК можно рассматривать как новую форму анализа ассоциации , что увеличивает мощность , чтобы сопоставить гены или геномные области , содержащие множественную восприимчивость редкого заболевания вариантов. [6] [14]

Используя смоделированные данные, Браунинг и Томпсон показали, что картирование IBD имеет более высокую мощность, чем тестирование ассоциации, когда несколько редких вариантов в гене вносят вклад в восприимчивость к болезни. [14] С помощью картирования ВЗК были обнаружены общегеномные значимые области в изолированных популяциях, а также в беспородных популяциях, в то время как стандартные тесты ассоциации не дали результатов. [11] [15] Houwen et al. использовали совместное использование ВЗК для определения хромосомного положения гена, ответственного за доброкачественный рецидивирующий внутрипеченочный холестаз в изолированной популяции рыбаков. [16] Кенни и др. также использовали изолированную популяцию для точного картирования сигнала, обнаруженного в результате общегеномного исследования ассоциации(GWAS) уровней растительных стеролов в плазме (PPS), суррогатная мера абсорбции холестерина из кишечника. [17] Francks et al. смог идентифицировать потенциальный локус восприимчивости к шизофрении и биполярному расстройству с помощью данных генотипа образцов случай-контроль. [18] Lin et al. обнаружили значимый для всего генома сигнал сцепления в наборе данных пациентов с рассеянным склерозом . [19] Letouzé et al. использовали картирование IBD для поиска мутаций-основателей в образцах рака . [20]

Сегмент ВЗК, идентифицированный HapFABIA в азиатских геномах. Редкие однонуклеотидные варианты (SNV), которые маркируют сегмент IBD, окрашены в фиолетовый цвет. Под бирюзовой полосой отображается сегмент ВЗК в древних геномах.

ВЗК в популяционной генетике [ править ]

Обнаружение естественного отбора в геноме человека также возможно с помощью обнаруженных сегментов IBD. Отбор обычно приводит к увеличению количества сегментов ВЗК среди людей в популяции. Путем сканирования областей с избыточным совместным использованием ВЗК можно идентифицировать области в геноме человека, которые подверглись сильной, совсем недавней селекции. [21] [22]

В дополнение к этому, сегменты IBD могут быть полезны для измерения и определения других влияний на структуру населения. [6] [23] [24] [25] [26] Гусев и др. показали, что сегменты IBD можно использовать с дополнительным моделированием для оценки демографической истории, включая узкие места и примеси . [24] Используя аналогичные модели, Palamara et al. и Carmi et al. реконструировали демографическую историю из ашкеназских евреев и кенийский масаи лиц. [25] [26] [27] Ботиге и др. исследовали различия в африканском происхождении среди европейского населения. [28]Ральф и Куп использовали обнаружение ВЗК для количественной оценки общего происхождения различных европейских популяций [29], а Gravel et al. аналогичным образом пытался сделать выводы из генетической истории популяций в Америке. [30] Ringbauer et al. использовали географическую структуру сегментов IBD для оценки распространения в Восточной Европе за последние столетия. [31] Используя данные « 1000 геномов», Хохрайтер обнаружил различия в совместном использовании ВЗК между африканскими, азиатскими и европейскими популяциями, а также в сегментах ВЗК, общих с древними геномами, такими как неандерталец или Денисова . [13]

Методы и программное обеспечение [ править ]

Программы выявления сегментов ВЗК у неродственных лиц:

  • RAPID : сверхбыстрая идентификация путем определения происхождения в когортах масштаба биобанка с использованием позиционного преобразования Барроуза-Уиллера [32]
  • Паренте : идентифицирует сегменты ВЗК между парами людей в нефазированных данных генотипа [33]
  • BEAGLE / fastIBD : находит сегменты ВЗК между парами индивидуумов в данных SNP на уровне всего генома [34]
  • BEAGLE / RefinedIBD : находит сегменты ВЗК в парах людей с помощью метода хеширования и оценивает их значимость с помощью отношения правдоподобия [35]
  • IBDseq : обнаруживает попарные сегменты IBD в данных секвенирования [36]
  • GERMLINE : обнаруживает сегменты ВЗК в линейном времени у пар людей [5]
  • DASH : строится на попарных сегментах ВЗК, чтобы сделать вывод о кластерах людей, которые могут иметь общий гаплотип [15]
  • PLINK : это набор инструментов для анализа ассоциации всего генома и популяционного анализа сцепления, включая метод попарного обнаружения сегментов ВЗК [6]
  • Связать : оценивает вероятность ВЗК между парами особей в определенном локусе с использованием SNP [3]
  • MCMC_IBDfinder : основан на цепи Маркова Монте-Карло (MCMC) для поиска сегментов ВЗК у нескольких людей [37]
  • IBD-Groupon : обнаруживает групповые сегменты IBD на основе парных отношений IBD [38]
  • HapFABIA : идентифицирует очень короткие сегменты ВЗК, характеризующиеся редкими вариантами в больших данных секвенирования одновременно у нескольких людей [13]

См. Также [ править ]

  • Сопоставление ассоциаций
  • Генетическая ассоциация
  • Генетическая связь
  • Полногеномное исследование ассоциации
  • Идентичность по типу
  • Нарушение равновесия сцепления
  • Популяционная генетика

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Browning, SR (2008). «Оценка парной идентичности по происхождению из плотных данных генетических маркеров в выборке гаплотипов» . Генетика . 178 (4): 2123–2132. DOI : 10.1534 / genetics.107.084624 . PMC  2323802 . PMID  18430938 .
  2. Перейти ↑ Thompson, EA (2008). «Процесс ВЗК по четырем хромосомам» . Теоретическая популяционная биология . 73 (3): 369–373. DOI : 10.1016 / j.tpb.2007.11.011 . PMC 2518088 . PMID 18282591 .  
  3. ^ a b c d Albrechtsen, A .; Sand Korneliussen, T .; Мольтке, I .; Van Overseem Hansen, T .; Нильсен, ФК; Нильсен, Р. (2009). «Картирование родства и участки родства для данных всего генома при наличии неравновесия по сцеплению». Генетическая эпидемиология . 33 (3): 266–274. DOI : 10.1002 / gepi.20378 . PMID 19025785 . 
  4. ^ Браунинг, SR; Браунинг, BL (2010). «Обнаружение с высоким разрешением идентичности по происхождению у не связанных между собой лиц» . Американский журнал генетики человека . 86 (4): 526–539. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2010.02.021 . PMC 2850444 . PMID 20303063 .  
  5. ^ a b c Гусев А .; Лоу, Дж. К.; Stoffel, M .; Дейли, MJ; Альтшулер, Д .; Breslow, JL; Фридман, JM; Пе'Эр, И. (2008). «Все население, полногеномное картирование скрытого родства» . Геномные исследования . 19 (2): 318–326. DOI : 10.1101 / gr.081398.108 . PMC 2652213 . PMID 18971310 .  
  6. ^ a b c d e Purcell, S .; Neale, B .; Тодд-Браун, К .; Thomas, L .; Ferreira, MAR; Бендер, Д .; Maller, J .; Sklar, P .; Де Баккер, PIW; Дейли, MJ; Шам, PC (2007). «PLINK: набор инструментов для анализа связи всего генома и популяционного анализа» . Американский журнал генетики человека . 81 (3): 559–575. DOI : 10.1086 / 519795 . PMC 1950838 . PMID 17701901 .  
  7. ^ Ян В. Эветт; Брюс С. Вейр (январь 1998 г.). Интерпретация доказательств ДНК: статистическая генетика для судебных экспертов . Sinauer Associates, Incorporated. ISBN 978-0-87893-155-2.
  8. ^ Leutenegger, A .; Prum, B .; Генин, Э .; Верный, Ц .; Lemainque, A .; Clergetdarpoux, F .; Томпсон, Э. (2003). «Оценка коэффициента инбридинга с использованием геномных данных» . Американский журнал генетики человека . 73 (3): 516–523. DOI : 10.1086 / 378207 . PMC 1180677 . PMID 12900793 .  
  9. ^ Войт, BF; Причард, Дж. К. (2005). «Смешение из-за загадочного родства в исследованиях ассоциации случай-контроль» . PLOS Genetics . 1 (3): e32. DOI : 10.1371 / journal.pgen.0010032 . PMC 1200427 . PMID 16151517 .  
  10. ^ Kong, A .; Masson, G .; Фригге, М.Л .; Gylfason, A .; Зусманович, П .; Thorleifsson, G .; Olason, PI; Ingason, A .; Steinberg, S .; Рафнар, Т .; Sulem, P .; Mouy, M .; Jonsson, F .; Thorsteinsdottir, U .; Gudbjartsson, DF; Stefansson, H .; Стефанссон, К. (2008). «Обнаружение совместного использования по происхождению, фазирования на большие расстояния и вменения гаплотипа» . Генетика природы . 40 (9): 1068–1075. DOI : 10.1038 / ng.216 . PMC 4540081 . PMID 19165921 .  
  11. ^ а б Гусев, А .; Шах, MJ; Kenny, EE; Рамачандран, А .; Лоу, Дж. К.; Salit, J .; Ли, СС; Левандовский, ЕС; Уивер, TN; Доан, королевский адвокат; Пекхэм, HE; Маклафлин, Сан-Франциско; Lyons, MR; Шет, ВН; Stoffel, M .; Де Ла Вега, FM; Фридман, JM; Breslow, JL; Пе'Эр, И. (2011). «Низкопроходное общегеномное секвенирование и вывод вариантов с использованием идентификации по происхождению в изолированной человеческой популяции» . Генетика . 190 (2): 679–689. DOI : 10.1534 / genetics.111.134874 . PMC 3276614 . PMID 22135348 .  
  12. ^ Браунинг, BL; Браунинг, SR (2009). «Единый подход к вменению генотипа и выводу фазы гаплотипа для больших наборов данных троек и неродственных лиц» . Американский журнал генетики человека . 84 (2): 210–223. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2009.01.005 . PMC 2668004 . PMID 19200528 .  
  13. ^ a b c Hochreiter, S. (2013). «HapFABIA: идентификация очень коротких сегментов идентичности по происхождению, характеризующихся редкими вариантами в больших данных секвенирования» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (22): e202. DOI : 10.1093 / NAR / gkt1013 . PMC 3905877 . PMID 24174545 .  
  14. ^ а б Браунинг, SR; Томпсон, EA (2012). «Обнаружение редких вариантных ассоциаций путем сопоставления личности по происхождению в исследованиях случай-контроль» . Генетика . 190 (4): 1521–1531. DOI : 10.1534 / genetics.111.136937 . PMC 3316661 . PMID 22267498 .  
  15. ^ а б Гусев, А .; Kenny, EE; Лоу, Дж. К.; Salit, J .; Saxena, R .; Kathiresan, S .; Альтшулер, DM; Фридман, JM; Breslow, JL; Пе'Эр, И. (2011). «DASH: метод картирования гаплотипов, идентичных по происхождению, обнаруживает связь с недавними изменениями» . Американский журнал генетики человека . 88 (6): 706–717. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2011.04.023 . PMC 3113343 . PMID 21620352 .  
  16. ^ Houwen, RHJ; Baharloo, S .; Бланкеншип, К .; Raeymaekers, P .; Juyn, J .; Sandkuijl, LA; Фреймер, Н.Б. (1994). «Скрининг генома путем поиска общих сегментов: картирование гена доброкачественного рецидивирующего внутрипеченочного холестаза» . Генетика природы . 8 (4): 380–386. DOI : 10.1038 / ng1294-380 . hdl : 1765/55192 . PMID 7894490 . 
  17. ^ Кенни, EE; Гусев А .; Riegel, K .; Lutjohann, D .; Лоу, Дж. К.; Salit, J .; Маллер, JB; Stoffel, M .; Дейли, MJ; Альтшулер, DM; Фридман, JM; Breslow, JL; Pe'Er, I .; Сехайек, Э. (2009). «Систематический гаплотипический анализ позволяет выявить сложный локус стеролов плазматических растений на микронезийском острове Косраэ» . Труды Национальной академии наук . 106 (33): 13886–13891. DOI : 10.1073 / pnas.0907336106 . PMC 2728990 . PMID 19667188 .  
  18. ^ Francks, C .; Tozzi, F .; Фермер, А .; Винсент, JB; Rujescu, D .; Сент-Клер, Д .; Мулья, П. (2008). «Популяционный анализ сцепления шизофрении и биполярных когорт случай – контроль идентифицирует локус потенциальной восприимчивости на 19q13» . Молекулярная психиатрия . 15 (3): 319–325. DOI : 10.1038 / mp.2008.100 . PMID 18794890 . 
  19. ^ Lin, R .; Charlesworth, J .; Станкович, Дж .; Перро, ВМ; Браун, Массачусетс; Anzgene, BV; Тейлор, Б.В. (2013). Толанд, Аманда Юарт (ред.). «Идентификационное сопоставление по происхождению для обнаружения редких вариантов, предполагающих предрасположенность к рассеянному склерозу» . PLOS ONE . 8 (3): e56379. DOI : 10.1371 / journal.pone.0056379 . PMC 3589405 . PMID 23472070 .  
  20. ^ Letouzé, E .; Соу, А .; Петель, Ф .; Rosati, R .; Фигейредо, Британская Колумбия; Бурничон, Н .; Гименес-Рокепло, AP; Lalli, E .; Де Рейнес, AL (2012). Майлунд, Томас (ред.). «Идентификация по происхождению, картирование мутаций-основателей в раке с использованием данных SNP опухоли с высоким разрешением» . PLOS ONE . 7 (5): e35897. DOI : 10.1371 / journal.pone.0035897 . PMC 3342326 . PMID 22567117 .  
  21. ^ Альбрехтсен, А .; Мольтке, I .; Нильсен, Р. (2010). «Естественный отбор и распространение идентичности по происхождению в геноме человека» . Генетика . 186 (1): 295–308. DOI : 10.1534 / genetics.110.113977 . PMC 2940294 . PMID 20592267 .  
  22. ^ Хан, L .; Эбни, М. (2011). «Идентичность по оценке происхождения с плотными данными генома всего генома» . Генетическая эпидемиология . 35 (6): 557–567. DOI : 10.1002 / gepi.20606 . PMC 3587128 . PMID 21769932 .  
  23. ^ Кокерхэм, CC; Вейр, BS (1983). «Дисперсия фактического инбридинга». Теоретическая популяционная биология . 23 (1): 85–109. DOI : 10.1016 / 0040-5809 (83) 90006-0 . PMID 6857551 . 
  24. ^ а б Гусев, А .; Паламара, П.Ф .; Aponte, G .; Zhuang, Z .; Darvasi, A .; Gregersen, P .; Пе'Эр, И. (2011). «Архитектура дальних гаплотипов, общих внутри и между популяциями» . Молекулярная биология и эволюция . 29 (2): 473–486. DOI : 10.1093 / molbev / msr133 . PMC 3350316 . PMID 21984068 .  
  25. ^ а б Паламара, П.Ф .; Lencz, T .; Darvasi, A .; Пе'Эр, И. (2012). "Распределение идентичности по длине по происхождению раскрывает детальную демографическую историю" . Американский журнал генетики человека . 91 (5): 809–822. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2012.08.030 . PMC 3487132 . PMID 23103233 .  
  26. ^ а б Паламара, П.Ф .; Пе'Эр, И. (2013). «Вывод исторической скорости миграции через разделение гаплотипа» . Биоинформатика . 29 (13): i180 – i188. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btt239 . PMC 3694674 . PMID 23812983 .  
  27. ^ Карми, S .; Паламара, П.Ф .; Vacic, V .; Lencz, T .; Darvasi, A .; Пе'Эр, И. (2012). «Вариация обмена идентичностью по происхождению в модели Райта-Фишера» . Генетика . 193 (3): 911–928. DOI : 10.1534 / genetics.112.147215 . PMC 3584006 . PMID 23267057 .  
  28. ^ Botigue, LR; Henn, BM; Гравий, С .; Клены, БК; Gignoux, CR; Corona, E .; Atzmon, G .; Burns, E .; Ostrer, H .; Flores, C .; Bertranpetit, J .; Comas, D .; Бустаманте, CD (2013). «Поток генов из Северной Африки способствует различному генетическому разнообразию человека в южной Европе» . Труды Национальной академии наук . 110 (29): 11791–11796. DOI : 10.1073 / pnas.1306223110 . PMC 3718088 . PMID 23733930 .  
  29. ^ Ральф, P .; Куп, Г. (2013). Тайлер-Смит, Крис (ред.). «География недавнего генетического происхождения в Европе» . PLOS Биология . 11 (5): e1001555. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1001555 . PMC 3646727 . PMID 23667324 .  
  30. ^ Гравий, S .; Захария, Ф .; Морено-Эстрада, А .; Бирнс, Дж. К.; Muzzio, M .; Родригес-Флорес, JL; Kenny, EE; Gignoux, CR; Клены, БК; Guiblet, W .; Dutil, J .; Виа, М .; Сандовал, К .; Bedoya, G .; 1000 геномов, ТЗ; Олексык, А .; Руис-Линарес, ЭГ; Burchard, JC; Мартинес-Крузадо, КД; Бустаманте, CD (2013). Уильямс, Скотт М. (ред.). «Реконструкция миграции коренных американцев по данным всего генома и всего экзома» . PLOS Genetics . 9 (12): e1004023. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1004023 . PMC 3873240 . PMID 24385924 .  
  31. ^ Рингбауэр, Харальд; Куп, Грэм; Бартон, Николас Х. (2017-03-01). "Вывод недавней демографии из изоляции по расстоянию между блоками длинной общей последовательности" . Генетика . 205 (3): 1335–1351. DOI : 10.1534 / genetics.116.196220 . ISSN 0016-6731 . PMC 5340342 . PMID 28108588 .   
  32. ^ Насери А., Лю X, Чжан С., Чжи Д. Сверхбыстрая идентификация путем обнаружения происхождения в когортах масштаба биобанка с использованием позиционного преобразования Берроуза-Уиллера BioRxiv 2017.
  33. ^ Rodriguez JM, Batzoglou S, Bercovici S. Точный метод определения родства в больших наборах данных нефазированных генотипов с помощью встроенного теста отношения правдоподобия. РЕКОМБ 2013, LNBI 7821: 212-229.
  34. ^ Браунинг, BL; Браунинг, SR (2011). «Быстрый и мощный метод определения личности по происхождению» . Американский журнал генетики человека . 88 (2): 173–182. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2011.01.010 . PMC 3035716 . PMID 21310274 .  
  35. ^ Браунинг, BL; Браунинг, SR (2013). «Повышение точности и эффективности определения личности по происхождению в данных о населении» . Генетика . 194 (2): 459–471. DOI : 10.1534 / genetics.113.150029 . PMC 3664855 . PMID 23535385 .  
  36. ^ Браунинг, BL; Браунинг, SR (2013). «Определение личности по происхождению и оценка частоты ошибок генотипа в данных последовательности» . Американский журнал генетики человека . 93 (5): 840–851. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2013.09.014 . PMC 3824133 . PMID 24207118 .  
  37. ^ Мольтке, I .; Альбрехтсен, А .; Хансен, TVO; Нильсен, ФК; Нильсен, Р. (2011). «Метод выявления областей ВЗК одновременно у нескольких людей - с приложениями к генетике болезней» . Геномные исследования . 21 (7): 1168–1180. DOI : 10.1101 / gr.115360.110 . PMC 3129259 . PMID 21493780 .  
  38. ^ Он, Д. (2013). «IBD-Groupon: эффективный метод обнаружения групповой идентичности по происхождению регионов одновременно у нескольких индивидуумов на основе парных отношений IBD» . Биоинформатика . 29 (13): i162 – i170. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btt237 . PMC 3694672 . PMID 23812980 .