Name: determining the likelihood of variant pathogenicity using amino acid-level signal-to-noise analysis of genetic variation
Uploaded: 2019-01-16T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determining the Likelihood of Variant Pathogenicity Using Amino Acid-level Signal-to-Noise Analysis of Genetic Variation at JoVE.com

APL understøttes af de nationale institutter for sundhed K08-HL136839.

1. identificere genet og specifikke Splice Isoform af interesse
Bemærk: Her, vi demonstrere brugen af Ensembl15 at identificere enighed sekvensen for gen af interesse, som er knyttet til patogenesen af sygdommen af interesse (dvs. KCNQ1 mutationer er forbundet med LQTS). Alternativer til Ensembl omfatter RefSeq via National Center for bioteknologi oplysninger (NCBI)16 og University of California, Santa Cruz (UCSC) Human genom Browser<sup ...

<ol>
	<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+whole-exome+sequencing+for+the+diagnosis+of+mendelian+disorders.">Clinical whole-exome sequencing for the diagnosis of mendelian disorders.</a> New England Journal of Medicine. 369 (16), 1502-1511 (2013).</li><li>Meng, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+Exome+Sequencing+for+Infants+in+Intensive+Care+Units:+Ascertainment+of+Severe+Single-Gene+Disorders+and+Effect+on+Medical+Management.">Use of Exome Sequencing for Infants in Intensive Care Units: Ascertainment of Severe Single-Gene Disorders and Effect on Medical Management.</a> Journal of the American Medical Association Pediatrics. 171 (12), 173438 (2017).</li><li>Kalia, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recommendations+for+reporting+of+secondary+findings+in+clinical+exome+and+genome+sequencing,+2016+update+(ACMG+SF+v2.0):+a+policy+statement+of+the+American+College+of+Medical+Genetics+and+Genomics.">Recommendations for reporting of secondary findings in clinical exome and genome sequencing, 2016 update (ACMG SF v2.0): a policy statement of the American College of Medical Genetics and Genomics.</a> Genetics in Medicine. 19 (2), 249-255 (2017).</li><li>Landstrom, A. P., Ackerman, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Achilles'+heel+of+cardiovascular+genetic+testing:+distinguishing+pathogenic+mutations+from+background+genetic+noise.">The Achilles' heel of cardiovascular genetic testing: distinguishing pathogenic mutations from background genetic noise.</a> Clinical Pharmacology and Therapeutics. 90 (4), 496-499 (2011).</li><li>Landstrom, A. P., Tester, D. J., Ackerman, M. J., Lawless, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+genetic+testing+for+sudden+death+predisposing+heart+conditions+in+athletes.">Role of genetic testing for sudden death predisposing heart conditions in athletes.</a> Sports Cardiology Essentials. , (2011).</li><li>Wang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positional+cloning+of+a+novel+potassium+channel+gene:+KVLQT1+mutations+cause+cardiac+arrhythmias.">Positional cloning of a novel potassium channel gene: KVLQT1 mutations cause cardiac arrhythmias.</a> Nature Genetics. 12 (1), 17-23 (1996).</li><li>Kapa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+testing+for+long-QT+syndrome:+distinguishing+pathogenic+mutations+from+benign+variants.">Genetic testing for long-QT syndrome: distinguishing pathogenic mutations from benign variants.</a> Circulation. 120 (18), 1752-1760 (2009).</li><li>Ackerman, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethnic+differences+in+cardiac+potassium+channel+variants:+implications+for+genetic+susceptibility+to+sudden+cardiac+death+and+genetic+testing+for+congenital+long+QT+syndrome.">Ethnic differences in cardiac potassium channel variants: implications for genetic susceptibility to sudden cardiac death and genetic testing for congenital long QT syndrome.</a> Mayo Clinic Proceedings. 78 (12), 1479-1487 (2003).</li><li>Kumar, P., Henikoff, S., Ng, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+effects+of+coding+non-synonymous+variants+on+protein+function+using+the+SIFT+algorithm.">Predicting the effects of coding non-synonymous variants on protein function using the SIFT algorithm.</a> Nature Protocols. 4 (7), 1073-1081 (2009).</li><li>Adzhubei, I., Jordan, D. M., Sunyaev, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+functional+effect+of+human+missense+mutations+using+PolyPhen-2.">Predicting functional effect of human missense mutations using PolyPhen-2.</a> Current Protocols in Human Genetics. , (2013).</li><li>Flanagan, S. E., Patch, A. M., Ellard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+SIFT+and+PolyPhen+to+predict+loss-of-function+and+gain-of-function+mutations.">Using SIFT and PolyPhen to predict loss-of-function and gain-of-function mutations.</a> Genetic Testing and Molecular Biomarkers. 14 (4), 533-537 (2010).</li><li>Ackerman, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HRS/EHRA+expert+consensus+statement+on+the+state+of+genetic+testing+for+the+channelopathies+and+cardiomyopathies+this+document+was+developed+as+a+partnership+between+the+Heart+Rhythm+Society+(HRS)+and+the+European+Heart+Rhythm+Association+(EHRA).">HRS/EHRA expert consensus statement on the state of genetic testing for the channelopathies and cardiomyopathies this document was developed as a partnership between the Heart Rhythm Society (HRS) and the European Heart Rhythm Association (EHRA).</a> Heart Rhythm. 8 (8), 1308-1339 (2011).</li><li>Lek, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+protein-coding+genetic+variation+in+60,706+humans.">Analysis of protein-coding genetic variation in 60,706 humans.</a> Nature. 536 (7616), 285-291 (2016).</li><li>Landstrom, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amino+acid-level+signal-to-noise+analysis+of+incidentally+identified+variants+in+genes+associated+with+long+QT+syndrome+during+pediatric+whole+exome+sequencing+reflects+background+genetic+noise.">Amino acid-level signal-to-noise analysis of incidentally identified variants in genes associated with long QT syndrome during pediatric whole exome sequencing reflects background genetic noise.</a> Heart Rhythm. 15 (7), 1042-1050 (2018).</li><li>Hubbard, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ensembl+2005.">Ensembl 2005.</a> Nucleic Acids Research. 33, 447-453 (2005).</li><li>O'Leary, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reference+sequence+(RefSeq)+database+at+NCBI:+current+status,+taxonomic+expansion,+and+functional+annotation.">Reference sequence (RefSeq) database at NCBI: current status, taxonomic expansion, and functional annotation.</a> Nucleic Acids Research. 44, 733-745 (2016).</li><li>Kent, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+genome+browser+at+UCSC.">The human genome browser at UCSC.</a> Genome Research. 12 (6), 996-1006 (2002).</li><li>The 100 Genome Projects Consortium. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrated+map+of+genetic+variation+from+1,092+human+genomes.">An integrated map of genetic variation from 1,092 human genomes.</a> Nature. 491 (7422), 56-65 (2012).</li><li>Fu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+6,515+exomes+reveals+the+recent+origin+of+most+human+protein-coding+variants.">Analysis of 6,515 exomes reveals the recent origin of most human protein-coding variants.</a> Nature. 493 (7331), 216-220 (2013).</li><li>Mulder, N. J., Apweiler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+and+resources+for+identifying+protein+families,+domains+and+motifs.">Tools and resources for identifying protein families, domains and motifs.</a> Genome Biology. 3 (1), (2002).</li><li>Cirino, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Comparison+of+Whole+Genome+Sequencing+to+Multigene+Panel+Testing+in+Hypertrophic+Cardiomyopathy+Patients.">A Comparison of Whole Genome Sequencing to Multigene Panel Testing in Hypertrophic Cardiomyopathy Patients.</a> Circulation Cardiovascular Genetics. 10 (5), (2017).</li><li>Landstrom, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpreting+Incidentally+Identified+Variants+in+Genes+Associated+With+Catecholaminergic+Polymorphic+Ventricular+Tachycardia+in+a+Large+Cohort+of+Clinical+Whole-Exome+Genetic+Test+Referrals.">Interpreting Incidentally Identified Variants in Genes Associated With Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia in a Large Cohort of Clinical Whole-Exome Genetic Test Referrals.</a> Circulation Arrhythmia and Electrophysiology. 10 (4), (2017).</li><li>Whiffin, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+high-resolution+variant+frequencies+to+empower+clinical+genome+interpretation.">Using high-resolution variant frequencies to empower clinical genome interpretation.</a> Genetics in Medicine. 19 (10), 1151-1158 (2017).</li><li>Walsh, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reassessment+of+Mendelian+gene+pathogenicity+using+7,855+cardiomyopathy+cases+and+60,706+reference+samples.">Reassessment of Mendelian gene pathogenicity using 7,855 cardiomyopathy cases and 60,706 reference samples.</a> Genetics in Medicine. 19 (2), 192-203 (2017).</li><li>Buske, O. J., Manickaraj, A., Mital, S., Ray, P. N., Brudno, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+deleterious+synonymous+variants+in+human+genomes.">Identification of deleterious synonymous variants in human genomes.</a> Bioinformatics. 31 (5), 799 (2015).</li><li>Wen, P., Xiao, P., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=dbDSM:+a+manually+curated+database+for+deleterious+synonymous+mutations.">dbDSM: a manually curated database for deleterious synonymous mutations.</a> Bioinformatics. 32 (12), 1914-1916 (2016).</li><li>Bagnall, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+Genome+Sequencing+Improves+Outcomes+of+Genetic+Testing+in+Patients+With+Hypertrophic+Cardiomyopathy.">Whole Genome Sequencing Improves Outcomes of Genetic Testing in Patients With Hypertrophic Cardiomyopathy.</a> Journal of the American College of Cardiology. 72 (4), 419-429 (2018).</li><li>Giudicessi, J. R., Roden, D. M., Wilde, A. A. M., Ackerman, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+and+Reporting+of+Potentially+Proarrhythmic+Common+Genetic+Variation+in+Long+QT+Syndrome+Genetic+Testing.">Classification and Reporting of Potentially Proarrhythmic Common Genetic Variation in Long QT Syndrome Genetic Testing.</a> Circulation. 137 (6), 619-630 (2018).</li><li>Sundaram, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+clinical+impact+of+human+mutation+with+deep+neural+networks.">Predicting the clinical impact of human mutation with deep neural networks.</a> Nature Genetics. 50, 1161-1170 (2018).</li><li>Krittanawong, C., Zhang, H., Wang, Z., Aydar, M., Kitai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+Intelligence+in+Precision+Cardiovascular+Medicine.">Artificial Intelligence in Precision Cardiovascular Medicine.</a> Journal of the American College of Cardiology. 69 (21), 2657-2664 (2017).</li></ol>

Høj overførselshastighed gentest har avancerede dramatisk i dens anvendelse og tilgængelighed i det seneste årti. Dog i mange sygdomme med veletablerede genetiske fundament, såsom cardiomyopatier, har udvidede test kunnet forbedre diagnostisk udbytte21. Yderligere, er der betydelig usikkerhed om den diagnostiske nytte af mange identificerede varianter. Dette er delvis på grund af et stigende antal i øvrigt identificeret sjældne varianter opdaget på WES og WGS, hvilket kan føre til fejldi...

Den hurtige forbedring af genetiske sekventering platforme har revolutioneret tilgængelighed og rolle genetik i medicin. Når begrænset til et enkelt gen eller en håndfuld af gener, at reduktionen i omkostningerne og stigning i hastighed af næste generation genetisk sekventering har ført rutinemæssig sekventering af helhed af genomet kodende sekvens (hele exome sekventering, WES) og hele genom ( hele genome sequencing, WGS) i de kliniske omgivelser. WES og WGS har været anvendt ofte i fastsættelsen af kritisk syge nyfødte og børn med bekymring for genetiske syndrom er det en gennemprøvet diagnostisk redskab, der kan ændres behandlingsprogram1,2. Mens dette har ført til øget identifikation af sandsynlige patogene mutationer i forbindelse med genetiske syndromer, har det også dramatisk øget antallet af i øvrigt fundet genetiske varianter eller uventede positive resultater, af ukendt diagnostiske betydning (køretøjsenheder). Mens nogle af disse varianter er ignoreret og ikke rapporteret varianter lokalisering til er gener forbundet med potentielt dødelig eller meget morbide sygdomme ofte rapporteret. Nuværende retningslinjer anbefaler rapportering af utilsigtede varianter findes i specifikke gener, som kan være af medicinsk nytteværdi for patienten, herunder gener forbundet med udviklingen af pludselige cardiac death-disponerende sygdomme som cardiomyopatier og channelopathies3. Selv om denne henstilling blev designet til at fange individer med risiko for en SCD-disponerende sygdom, overstiger variant påvisningsfølsomhed langt specificitet. Dette afspejles i et stigende antal VUSs og i øvrigt identificeret varianter med uklare diagnosehjælpeprogram, der langt overstiger hyppigheden af de respektive sygdomme i en given befolkning4. En sådan sygdom, langt QT-syndrom (LQTS), er en kanonisk hjerte channelopathy forårsaget af mutationer lokalisering til gener, der indkode hjerte Ionkanaler, eller kanal interagere proteiner, hvilket resulterer i forsinket hjerte repolarisering5. Denne forsinkede repolarisering, set af en forlænget QT-interval på hvilende elektrokardiogram, resulterer i en elektrisk disposition til potentielt fatale ventrikulære arytmier som torsades de pointes. Mens en række gener har været knyttet til udviklingen af denne sygdom, mutationer i KCNQ1-kodet jegKs kalium kanal (KCNQ1, Kv7.1) er årsag til LQTS type 1 og udnyttes som et eksempel under6. Illustrere kompleksiteten i variant fortolkning, har tilstedeværelsen af sjældne varianter i LQTS-associerede gener, så kaldt "baggrund genetiske variation" været tidligere beskrevet7,8.
Ud over store kompendium-stil databaser af kendte patogene varianter findes flere strategier til at forudsige effekt forskellige varianter vil producere. Nogle er baseret på algoritmer, som SIFT og Polyphen 2, der kan filtrere store mængder af roman ikke-synonym varianter at forudsige deleteriousness9,10. Trods bred anvendelse af disse værktøjer begrænser lav specificitet deres anvendelighed, når det kommer til at "kalde" klinisk VUSs11. "Signal til støj" analyse er et værktøj, der identificerer sandsynligheden for en variant, der er forbundet med sygdom baseret på hyppigheden af kendte patologiske variation på de pågældende loci normaliseret mod sjældne genetiske variation fra en population. Varianter lokalisering til genetiske loci hvor der er en høj forekomst af sygdommen-associerede mutationer i forhold til befolkningen-baserede variation, en høj signal-støj, er mere tilbøjelige til at være sygdom-associerede sig selv. Yderligere, sjældne varianter findes i øvrigt lokalisering af et gen med en høj frekvens af sjældne befolkning varianter i forhold til sygdommen-associerede frekvens, et lavt signal til støj, kan være mindre tilbøjelige til at være sygdom-associeret. Den diagnostiske nytte af signal-støj analyse er blevet illustreret af de nyeste retningslinjer for gentest for cardiomyopatier og channelopathies; imidlertid har det kun været ansat på hele genet niveau eller domæne-specifikke level12. For nylig har givet øget tilgængelighed af både patologiske varianter (sygdom databaser, kohorte studier i litteraturen) og befolkningsbaseret kontrol varianter (Exome Aggregation konsortium, ExAC og genom sammenlægning Database, GnomAD13), Dette har været anvendt til de enkelte aminosyre holdninger inden for den primære sekvens af et protein. Aminosyre-niveau signal-støj analyse har vist sig nyttige til at kategorisere i øvrigt identificeret varianter i gener forbundet med LQTS som sandsynligvis "baggrund" genetisk variation i stedet sygdom-forbundet. Blandt de tre store gener forbundet med LQTS, herunder KCNQ1, manglede disse i øvrigt identificeret varianter en betydelig signal-støj forhold, tyder på, at hyppigheden af disse varianter på individuelle aminosyre holdninger afspejler sjældne befolkningen variation snarere end sygdom-associerede mutationer. Desuden, hvornår protein-specifikke domænetopologi blev overlejret mod områder af høj signal-støj, patologiske mutation "hotspots" lokaliseret til centrale funktionelle domæner af proteiner14. Denne metode har løftet i bestemmelse 1) sandsynligheden for en variant er sygdom eller befolkningen forbundet og 2) at identificere roman kritiske funktionelle domæner af et protein, der er forbundet med sygdom hos mennesker.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1277px;" width="1277">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:461px;">1000 Genome Project</td>
			<td style="width:109px;">N/A</td>
			<td style="width:359px;">www.internationalgenome.org</td>
			<td style="width:348px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ClinVar</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ensembl Genome Browser</td>
			<td>N/A</td>
			<td>uswest.ensembl.org/index.html</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:461px;">Excel</td>
			<td style="width:109px;">Microsoft</td>
			<td style="width:359px;">office.microsoft.com/excel/</td>
			<td>Used for all example formulas and functions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Exome Aggregation Consortium&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.exac.broadinstitute.org</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Genome Aggregation Database&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.gnomad.broadinstitute.org</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">National Center for Biotechnology Information Domain and Structure Database</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/domains-structures/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">National Center for Biotechnology Information Gene Database</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">National Center for Biotechnology Information Protein Database</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">National Heart, Lung, and Blood Institute GO Exome Sequencing Project</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.evs.gs.washington.edu/EVS/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:461px;">SnapGene</td>
			<td style="width:109px;">GSL Biotech LCC</td>
			<td style="width:359px;">www.snapgene.com</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">University of California, Santa Cruz Human Genome Browser</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.genome.ucsc.edu</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determining the likelihood of variant pathogenicity using amino acid-level signal-to-noise analysis of genetic variation

Fremskridt i omkostninger og hastighed af næste generation genetisk sekventering har genereret en eksplosion af klinisk hele exome og hele genom test. Mens dette har ført til øget identifikation af sandsynlige patogene mutationer i forbindelse med genetiske syndromer, er det også dramatisk øget antallet af i øvrigt fundet genetiske varianter af ukendt betydning (køretøjsenheder). Fastlæggelse af den kliniske betydning af disse varianter er en stor udfordring for både forskere og klinikere. En tilgang til at hjælpe med at afgøre sandsynligheden for sygdomsfremkaldende evne er signal-støj analyser på protein sekvens. Denne protokol beskriver en metode til aminosyre-niveau signal-støj analyse, der udnytter variant frekvens på hver aminosyre position af protein med kendte protein topologi til at identificere områder af den primære sekvens med forhøjet risiko for patologiske variation (i forhold til befolkningen "baggrund" variation). Denne metode kan identificere aminosyre rester placering "hotspots" høj patologiske signal, som kan bruges til at forfine diagnostiske vægten af VUSs som dem, der identificeres af næste generation genetisk testning.

Et repræsentativt resultat for aminosyre-niveau signal til støj analyse for KCNQ1 er afbildet i figur 6. I dette eksempel, sjældne varianter identificeret i GnomAD kohorte (kontrol kohorte), anses i øvrigt identificeret WES varianter (eksperimentel kohorte #1) og LQTS sag-associerede varianter for sandsynligt sygdommen-forbundet (eksperimentel kohorte #2) er afbildet. Yderligere, signal-støj analyse sammenligne den WES og LQTS kohorte variant frekvens no...

Watch this Scientific Journal Video about Determining the Likelihood of Variant Pathogenicity Using Amino Acid-level Signal-to-Noise Analysis of Genetic Variation at JoVE.com

Determining the Likelihood of Variant Pathogenicity Using Amino Acid-level Signal-to-Noise Analysis of Genetic Variation

Aminosyre-niveau signal-støj analyse bestemmer forekomsten af genetisk variation på en bestemt aminosyre position normaliseret til baggrunden genetiske variation af en given befolkning. Dette giver mulighed for identifikation af variant "hotspots" inden for et protein sekvens (signal), der stiger over hyppigheden af sjældne varianter findes i en population (støj).

Bestemmelse af sandsynligheden for Variant patogenicitet ved hjælp af aminosyre-niveau Signal-støj analyse af genetiske Variation

Advancements in the cost and speed of next generation genetic sequencing have generated an explosion of clinical whole exome and whole genome testing. ...

Aminosyre-niveau signal-til-støj analyse, giver et mål for sandsynligheden for, at en genetisk variant er forbundet med en sygdom tilstand, eller er en del af naturlige genetiske variation i befolkningen. Denne teknik udnytter to store genetiske ressourcer, sygdoms tilknyttede mutationer, tilgængelige i litteraturen, eller i det offentlige rum med befolkningsbaserede exsome og genom undersøgelser, der identificerer sjældne genetiske varians. Hvis du vil identificere et bestemt gen og splejse isoform af interesse, skal du åbne Ensembl-hjemmesiden og vælge arten i rullemenuen.Skriv akronymet for det pågældende gen, og klik på gå. Vælg de links, der svarer til det relevante gen og den transskriptive interesse, og det id, der er af interesse, fra tabellen Udskrift. Bemærk udskriftsspecifikke RNA-transskription og proteinprodukt af RNA-transskriptionsidentifikationsnumre i referencesekvenskolonnen i transskriptionstabellen til fremtidig reference.Vælg det link, der er knyttet til proteinproduktet af RNA-transskriptions-id-nummer, for at åbne en ny webside fra National Center for Biotechnology Information eller NCBI Protein Database, og rul ned til afsnittet Origin for at få den primære proteinsekvens for genudskriften af interesse. Rul derefter op til afsnittet Funktioner for at få en liste over proteinfunktionerne. Hvis du vil beregne en mindre allelfrekvens for hver aminosyreposition med en kontrolvariant, skal du åbne et diagramformat og oprette en kolonne med placeringen af alle de eksperimentelle varianter.Fjern variantteksterne for kun at lade variantpositionerne blive, og sorter varianterne i stigende værdi for at identificere, hvilke positioner der har mere end én tilknyttet variant. Der opnås summen af alle de mindre allelfrekvenser for en given position ved at kombinere den mindre allelfrekvens for hver variant, der er forbundet med en given position, og beregne en mindre allelfrekvens for hver aminosyreposition med en eksperimentel variant. Dernæst skal du oprette en kolonne af aminosyre positioner, der har eksperimentelle varianter, og beregne den mindre allel frekvens af alle de varianter, der er forbundet med denne position for alle de variant positioner.For at skabe et rullende gennemsnit af de mindre allelfrekvenser for både forsøgs- og kontrolvarianterne skal du oprette en kolonne, der indeholder alle aminosyrepositionerne i det pågældende gen, og tilføje en mindre allelfrekvens på nul for alle de positioner, der ikke har varianter til både kontrol- og forsøgsdatasæt. Hvis du vil oprette et rullende gennemsnit for hver prævalens kolonne for forsøg og kontrol, skal du oprette en kolonne, der repræsenterer et rullende gennemsnit af den mindre allelfrekvens for både kontrol- og forsøgsdatasættene, og i den rullende gennemsnitskolonne placeres gennemsnittet af den respektive mindre allelfrekvens for de fem variantpositioner N-terminalen og C-terminalen på hver position. For at beregne kohortens minimumsfrekvens skal du dividere den laveste mindre allel, der er identificeret med to, og indtaste denne værdi i en celle med kontrolnedællefrekvensen på nul.Dette vil undgå at dividere med nul, når der beregnes signal-støj-forholdet. For at beregne aminosyre-niveau signal-støj-forholdet, dividere hver aminosyre position eksperimentelle rullende gennemsnit af de respektive kontrol rullende gennemsnit, og graf dette forhold versus aminosyre position. At identificere konsensus aminosyre placeringer af funktionelle domæner og funktioner, eller områder af post translationel ændring af protein af interesse, identificere aminosyre positioner forbundet med protein domæner og funktioner og åbne NCBI webside.Indtast proteinproduktet af RNA-udskriften af det protein af interesse i søgefeltet, og identificer de kendte proteindomæner og -funktioner under Funktioner. Identificer og noter domænenavnet og typen og aminosyrepositionerne, og vælg det link, der svarer til funktionen, for at visualisere regionen på det primære protein af interessesekvens. Opret en kolonne ud for signal-til-støj-kolonnen, så der kan refereres til aminosyrepositionskolonnen, og identificer de celler, der svarer til N- eller C-terminalaspektet i hvert domæne og hver funktion.Derefter placere en en i hver celle, oprette en graf med disse grænser på y-aksen og aminosyren position på x-aksen og overlejre denne graf med signal-til-støj graf. Hvis du vil tilknytte individuelle variantpositioner for overlejring af signal-støj-forholdet og proteindomænetopologigrafer, skal du oprette en kolonne ved siden af domænefunktionskolonnen, så rækker i kolonnen, svarer til aminosyrepositionerne, og anbring en i hver celle i den tilføjede række, svarende til en position, der indeholder en respektive variant. Opret derefter en graf med denne kolonne som y-aksen og aminosyren positioner på x-aksen, og overlejre denne graf med signal-til-støj og protein domæne topologi grafer.Her er et repræsentativt resultat for en aminosyre-niveau signal-til-støj analyse for kalium spænding gated kanal underfamilie Q medlem et gen er afbildet. Sjælden varians identificeret i kontrolkohorten, og forsøgsvarianten identificerede i øvrigt en hel exsome sekvensering, og lange QT-syndromtilfælde er tilknyttede varianter, der anses for at være sygdomsint lignende, vist. Signal-støj analyserne, der sammenligner den sunde ekside sekvensering, og den lange QT-syndromkohortvarivarifrekvens, der er normaliseret i forhold til kontrolkohortvarivarifrekvensen, er også repræsenteret.I dette eksperiment viste de lange QT-syndrom tilknyttede varianter høje signal-støj-forhold i domæner, der svarer til kanals pour, selektivitetsfilteret og kaliumspændingsgated kanal subfamily E-medlem et bindende domæne. Til sammenligning viste i øvrigt identificerede varianter i den sunde eksemiske sekventering kohorte ikke klart specifikke regioner med høj signal-støj højde, hvilket tyder på, at disse varianter afspejler baggrunden genetisk variation. Denne metode kan anvendes til at måle den diagnostiske vægt af varianter af ukendt betydning, der opstår under klinisk genetisk testning.

Research

JoVE Journal

Genetics

Merging Absolute and Relative Quantitative PCR Data to Quantify STAT3 Splice Variant Transcripts

Fletning absolutte og relative kvantitativ PCR data at kvantificere STAT3 Splice Variant Afskrifter

Human signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is one of many genes containing a tandem splicing site. Alternative donor splice sites 3 ...

Analysis of the Ambient Particulate Matter-induced Chromosomal Aberrations Using an In Vitro System

Analysis of the Ambient Particulate Matter-induced Chromosomal Aberrations Using an In Vitro System

Analyse af partikler i luften-induceret kromosomafvigelser Brug af en<em&gt; In vitro</em&gt; System

Exposure to particulate matter (PM) is a major world health concern, which may damage various cellular components, including the nuclear genetic material. ...

Analysis of the c-KIT Ligand Promoter Using Chromatin Immunoprecipitation

Analyse af c-KIT ligand-promotoren ved anvendelse af chromatinimmunpræcipitation

Multiple cellular processes, including DNA replication and repair, DNA recombination, and gene expression, require interactions between proteins and DNA. ...

Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection

Constitutive and Inducible Systems for Genetic In Vivo Modification of Mouse Hepatocytes Using Hydrodynamic Tail Vein Injection

Konstituerende og inducerbar systemer for genetiske In Vivo ændring af mus hepatocytter brug af hydrodynamiske hale vene injektion

In research models of liver cancer, regeneration, inflammation, and fibrosis, flexible systems for in vivo gene expression and silencing are highly ...

A Fast and Quantitative Method for Post-translational Modification and Variant Enabled Mapping of Peptides to Genomes

En Fast og kvantitativ metode til posttranslationel modifikation og Variant aktiveret kortlægning af peptider til genomer

Cross-talk between genes, transcripts, and proteins is the key to cellular responses; hence, analysis of molecular levels as distinct entities is slowly ...

Isolation, Characterization and MicroRNA-based Genetic Modification of Human Dental Follicle Stem Cells

Isolation, karakterisering og mikroRNA-baseret genetisk modificering af menneskelige Dental follikel stamceller

To date, several stem cell types at different developmental stages are in the focus for the treatment of degenerative diseases. Yet, certain aspects, such ...

Determining the Egg Fertilization Rate of Bemisia tabaci Using a Cytogenetic Technique

Determining the Egg Fertilization Rate of Bemisia tabaci Using a Cytogenetic Technique

Fastsættelsen af den æg befrugtning Bemisia tabaci ved hjælp af en cytogenetisk teknik

A few species of sap-sucking whiteflies are some of the most damaging terrestrial pests worldwide because of the crop damage they inflict and plant ...

Semiconductor Sequencing for Preimplantation Genetic Testing for Aneuploidy

Halvleder sekvensering for præimplantations genetisk testning for Aneuploidy

Chromosomal aneuploidy, one of the main causes leading to embryonic development arrest, implantation failure, or pregnancy loss, has been well documented ...

Genetic Mapping of Thermotolerance Differences Between Species of Saccharomyces Yeast via Genome-Wide Reciprocal Hemizygosity Analysis

Genetic Mapping of Thermotolerance Differences Between Species of Saccharomyces Yeast via Genome-Wide Reciprocal Hemizygosity Analysis

Genetisk kortlægning af termo Toleranceforskelle mellem arter af Saccharomyces gær via Genome-Wide gensidig Hemizygosity analyse

A central goal of modern genetics is to understand how and why organisms in the wild differ in phenotype. To date, the field has advanced largely on the ...

Tomato Root Transformation Followed by Inoculation with Ralstonia Solanacearum for Straightforward Genetic Analysis of Bacterial Wilt Disease

Tomato Root Transformation Followed by Inoculation with Ralstonia Solanacearum for Straightforward Genetic Analysis of Bacterial Wilt Disease

Tomatrod Transformation Efterfulgt af podning med Ralstonia Solanacearum for ligetil genetisk analyse af bakteriel visnesygdom

Ralstonia solanacearum is a devastating soil borne vascular pathogen that can infect a large range of plant species, causing an important threat to ...