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宿兵研究組發布高質量中國恒河猴參考基因組并解析猿類特異的結構變異
2019-09-18 來源:科研與發展規劃處 作者:
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  恒河猴(Macaca mulatta)是生物科學研究和新藥研發廣泛應用的非人靈長類實驗動物。構建一個高質量的恒河猴基因組是開展相關研究的重要基礎。當前國際上廣泛使用的是印度恒河猴的參考基因組,但這個主要基于二代測序的恒河猴參考基因組組裝質量較差,序列碎片化和缺失嚴重,極大地限制了它的應用,特別是無法用于對基因組結構變異(Structural Variant,SV)的解析。 

  宿兵課題組運用三代長讀長測序技術(PacBio),并結合多種基因組輔助組裝技術(Bionano光學圖譜技術、Hi-C互作圖譜技術、以及Iso-Seq測序技術)組裝了一個高質量的中國恒河猴參考基因組——rheMacS。相比于目前的印度恒河猴參考基因組,rheMacS的基因組質量提高了75倍,并填補了2萬多個之前參考基因組存在的缺口(gaps)。另外,研究人員共采集了10種中國恒河猴的組織進行Iso-Seq和RNA-Seq測序,產生了超過2百萬條全長轉錄本數據和185Gbp的短讀長轉錄組數據,為中國恒河猴參考基因組的功能注釋提供了關鍵數據。 

  利用構建的高質量中國恒河猴基因組,研究人員在恒河猴中發現了5萬多個新的SVs;尤為重要的是,他們通過與已發表的高質量猿類基因組進行深度比較分析,首次發現了17,000個猿類特有的結構變異(ASSVs)。進一步的研究表明,大量的ASSVs發生在猿類與恒河猴存在活性差異的增強子區域。通過對這些ASSVs進行功能注釋,研究人員找到了一系列與猿類重要表型特征相關的ASSVs,如尾巴丟失、大腦容量增加以及體型變大等。該研究發布的中國恒河猴基因組將對未來的生物醫學研究提供重要的基礎數據,并為解析包括人類在內的靈長類表型進化的遺傳基礎提供新的思路。 

  該研究以Long-read assembly of the Chinese rhesus macaque genome and identification of ape-specific structural variants為題,于2019年9月17日在Nature Communications發表。網站鏈接https://www.nature.com/articles/s41467-019-12174-w。中國科學院昆明動物所和耀喜副研究員為論文的第一作者,博士研究生羅鑫、周斌,碩士研究生胡庭和博士研究生孟曉宇為該文的共同第一作者。宿兵研究員為該文的通訊作者。該研究得到華盛頓大學Evan Eichler教授、Peter Audano博士和Zev Kronenberg博士在數據分析方面的幫助。該研究受到中科院戰略先導專項、國家自然科學基金委重點項目、國家自然科學基金委創新群體項目以及云南省萬人計劃領軍人才項目的資助。 


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