多種測(cè)序技術(shù)成就高質(zhì)量的蚊子基因組
提起蚊子，相信大家沒(méi)有愛(ài)只有恨吧。這種惱人的生物不僅會(huì)吵得你睡不好覺(jué)，還會(huì)傳播多種疾病。每年全球大約有4億人感染由埃及伊蚊（Aedes aegypti）傳播的病毒，包括登革熱、黃熱病、寨卡和基孔肯雅病毒。
為了更好地了解蚊子背后的生物學(xué)，并開(kāi)發(fā)消滅蚊子的工具，由洛克菲勒大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)本周在《Nature》雜志上發(fā)表了高質(zhì)量且重新注釋的埃及伊蚊基因組。這項(xiàng)研究有望協(xié)助未來(lái)的傳染病研究和控制工作。
這篇文章的資深作者、洛克菲勒大學(xué)神經(jīng)遺傳學(xué)和行為實(shí)驗(yàn)室的Leslie Vosshall教授表示：“（我們）所產(chǎn)生的帶有注釋的基因組的確是非常完整的，并對(duì)該領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響，讓世界各地的科學(xué)家能夠開(kāi)展以往無(wú)法開(kāi)展的大量研究�！�
作為眾包研究工作的一部分，伊蚊基因組工作組（Aedes Genome Working Group）的成員聯(lián)合起來(lái)，提供了高質(zhì)量的伊蚊基因組組裝。他們使用了多種技術(shù)，包括PacBio長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序、Bionano Genomics光學(xué)圖譜、Hi-C分析、10x Genomics的Chromium linked-read測(cè)序，以及Illumina的短讀長(zhǎng)測(cè)序。
通訊作者、Vosshall實(shí)驗(yàn)室的研究人員Benjamin Matthews表示：“為了有效地編輯蚊子基因組，你不僅要知道所涉及基因的序列，還要了解周?chē)鶧NA區(qū)域的序列，這樣你才知道應(yīng)該從哪里下手。這也是完整基因組如此重要的原因�！�
伊蚊基因組很大（大約1.25 Gb），并且高度重復(fù)。早在2007年，美國(guó)基因組研究所領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)就在《Science》上發(fā)表了伊蚊基因組的草圖。去年，貝勒醫(yī)學(xué)院、萊斯大學(xué)和Broad研究所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)又將Hi-C數(shù)據(jù)整合到其中，改善了基因組的質(zhì)量。文章同樣發(fā)表在《Science》雜志上。然而，伊蚊基因組仍然不完整，存在許多缺口。
過(guò)去十年，測(cè)序技術(shù)在飛速進(jìn)步，讓研究人員有了更多的工具。于是，Vosshall教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)利用PacBio的長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序及Hi-C（基于染色體構(gòu)象捕獲的高通量測(cè)序方法）來(lái)產(chǎn)生新的參考基因組AaegL5。此次組裝大大提高了連續(xù)性，contig數(shù)量減少了93%。
之后，他們還利用Bionano Genomics光學(xué)圖譜和10 x Genomics的linked-read測(cè)序，驗(yàn)證了單倍型之間的局部結(jié)構(gòu)和預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)變異。他們生成了一個(gè)改進(jìn)的基因集注釋AaegL5.0，揭示了許多過(guò)去未發(fā)現(xiàn)的基因、過(guò)去未描述的結(jié)構(gòu)變異，以及其他基因組特征的更精細(xì)視圖，如性別決定。
研究人員證明，與限制性位點(diǎn)相關(guān)的DNA標(biāo)記定位可以幫助確定數(shù)量性狀位點(diǎn)，它們與蚊子傳播登革熱病毒的能力有關(guān)。同時(shí)，基于染色體組裝的全基因組篩選又讓他們發(fā)現(xiàn)殺蟲(chóng)劑抗藥性的候選位點(diǎn)。
基于這些新發(fā)現(xiàn)，研究人員認(rèn)為AaegL5“將催生新的生物學(xué)見(jiàn)解和干預(yù)措施，以對(duì)付這種致命的疾病載體”。
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