拷貝數(shù)變異課件

1拷貝數(shù)變異

(copynumbervariation,CNV)1拷貝數(shù)變異

(copynumbervariation,2Genome-wideassociationstudies:potentialnextstepsonageneticjourney.——MarkI.McCarthy.Hum.Mol.Genet.2008,17(2):156–165.

基于SNP的GWAS只能解釋疾病一小部分的遺傳變異Extendinggenome-wideassociationstudiestocopy-numbervariation.——McCarroll,S.A.Hum.Mol.Genet.2008,17(2):135-142.更完善的GWAS拷貝數(shù)變異CNV2Genome-wideassociationstudi3提綱CNV由來(lái)CNV相關(guān)概念CNV分類CNV數(shù)據(jù)庫(kù)CNV遺傳學(xué)特點(diǎn)CNV形成及影響機(jī)制CNV檢測(cè)方法CNV&SNPCNV與疾?。[瘤）CNV的局限3提綱CNV由來(lái)4CNV由來(lái)——遺傳變異

染色體數(shù)目變異染色體結(jié)構(gòu)變異SNPsDeletionsInsertionsVNTRsMicrosatellite

Minisatellite4CNV由來(lái)——遺傳變異染色體數(shù)目變異5CNV由來(lái)2004年，Iafrate和Sebat各自所在的研究小組首次在人類基因組中描述了拷貝數(shù)變異的存在．——IafrateAJ,etal.Detectionoflarge-scaleVariationinthehumangenome.NatGenet,2004.——SebatJ,etal.Large-scalecopynumberpolymorphisminthehumangenome.Science,2004.2006年，Redon等在HapMap計(jì)劃的270名正常健康供者中鑒定到1447個(gè)CNV區(qū)域，它們覆蓋了12%(300Mb)的人類基因組，與基因組變異和疾病致病/易感基因位點(diǎn)相關(guān)．這些結(jié)果提示，CNVs可能像SNPs一樣影響著基因的表達(dá)、表型的變異和適應(yīng)，可以作為一種重要的疾病易感標(biāo)志?！猂edonR,etal.GlobalvariationincopyNumberinthehumangenome.Nature,2006.5CNV由來(lái)2004年，Iafrate和Sebat各自所在的6CNV相關(guān)概念CNV

與基因組參考序列相比，基因組中≥1kb的DNA片段插入、缺失和/或擴(kuò)增，及其互相組合衍生出的復(fù)雜變異．CNVR(CNVregion)

如果一段染色體區(qū)域包含若干個(gè)源于不同個(gè)體的拷貝數(shù)變異，我們可以將這段染色體區(qū)域稱為拷貝數(shù)變異區(qū)域(CNVR)，也就是說(shuō)，一個(gè)拷貝數(shù)變異區(qū)域就是一個(gè)有重疊部分的各個(gè)拷貝數(shù)變異的聯(lián)合。6CNV相關(guān)概念CNV7CNV分類缺失擴(kuò)增同一位點(diǎn)并發(fā)的缺失與擴(kuò)增多等位基因位點(diǎn)復(fù)雜難以描述的位點(diǎn)7CNV分類缺失8CNP(copynumberpolymorphisms)類似SNP,人群中等位基因頻率>1%的CNVs定義為基因組拷貝數(shù)多態(tài)，90%以上的CNVs屬于這一類型.CommonCNP>5%RareCNV<1%8CNP(copynumberpolymorphism9CNV&SNP多態(tài)性相似，在人群中均普遍存在。鑒定的CNVs中有近20％的區(qū)段和SNPs所在的DNA區(qū)段交疊，這表明兩種變異方式存在于基因組的相同部分。CNVs和SNPs之間存在一定的聯(lián)系.許多CNVs位于基因結(jié)構(gòu)變異的復(fù)雜區(qū)域，一些CNVs與鄰近SNPs存在著連鎖不平衡，可通過(guò)檢驗(yàn)SNPs基因型推測(cè)鄰近的CNVs。但另一些CNVs獨(dú)立分布于基因組內(nèi)，不能直接通過(guò)探測(cè)SNPs而得到，尤其是在富含CNV的區(qū)域。定義不同。到目前為止，人基因組已發(fā)現(xiàn)的CNVs個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SNPs的個(gè)數(shù)，但覆蓋的染色體長(zhǎng)度至少達(dá)到12%的全基因組，目前任何一種遺傳標(biāo)志都無(wú)法比擬的。一些疾病更有可能是由于CNV所引起的。CCL3L1基因的CNVs一定程度上決定著對(duì)艾滋病病毒感染的抗性，而CCL基因在SNP圖譜上則找不到變異.9CNV&SNP多態(tài)性相似，在人群中均普遍存在。10CNV&SNP為了探究CNV和SNP對(duì)表型多樣性的貢獻(xiàn)率，Stranger等以210個(gè)無(wú)親緣相關(guān)的HapMapProject個(gè)體為研究材料,分析了14072個(gè)基因的47294個(gè)轉(zhuǎn)錄子的表達(dá)水平與SNP和CNV的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SNP和CNV分別捕獲了基因表達(dá)的遺傳變異的83.6％和17.7％，兩種類型的變異很少重疊。因此認(rèn)為，對(duì)各種復(fù)雜性狀進(jìn)行分析時(shí)必須把兩種遺傳變異綜合起來(lái)進(jìn)行考察。SNPs數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)現(xiàn)潛在的CNVs有一定的指導(dǎo)作用。預(yù)測(cè)定義（≥3個(gè)SNP探針發(fā)生缺失或擴(kuò)增）綜合

10CNV&SNP為了探究CNV和SNP對(duì)表型多樣性的貢11CNV數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)基因組變異數(shù)據(jù)庫(kù)(databaseofgenomicvariants,DGV,http://projects.tcag.ca/variation/)統(tǒng)計(jì)，截至2008年11月10日，基于NCBIbuild36參考基因組序列發(fā)現(xiàn)的CNVs共19792個(gè)，由此形成CNVR共6225個(gè)，覆蓋18.8%的人類基因組常染色質(zhì)，涉及基因7265個(gè)．11CNV數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)基因組變異數(shù)據(jù)庫(kù)(databaseof1212131314CNV人群遺傳學(xué)特點(diǎn)分布范圍廣大量存在于人類基因組中，包括健康個(gè)體及患者。可遺傳、相對(duì)穩(wěn)定

遵從孟德爾遺傳規(guī)律，而且它們?cè)谌巳褐g的傳遞相對(duì)穩(wěn)定，符合Hardy-Weinberg平衡定律．兩個(gè)不同個(gè)體之間的CNVs變化不足0.5%，而只有不到1%的CNVs無(wú)法通過(guò)同一等位基因的簡(jiǎn)單遺傳方式來(lái)解釋．高度異質(zhì)性不同人群之間可能共享大部分相同的CNVs，而部分CNPs在不同人群中以不同頻率分離并有顯著性差異，這一現(xiàn)象是進(jìn)行CNV與復(fù)雜性狀關(guān)聯(lián)研究的基礎(chǔ)。14CNV人群遺傳學(xué)特點(diǎn)分布范圍廣15CNV產(chǎn)生機(jī)制染色體結(jié)構(gòu)重排造成非等位基因同源重組（大）非同源末端連接轉(zhuǎn)座和反轉(zhuǎn)座與非βDNA結(jié)構(gòu)相關(guān)，即DNA的結(jié)構(gòu)有別于經(jīng)典的右旋β雙螺旋結(jié)構(gòu)，包括左旋z型DNA和十字型DNA。這些非βDNA結(jié)構(gòu)促進(jìn)染色體重排和CNVs形成。15CNV產(chǎn)生機(jī)制染色體結(jié)構(gòu)重排造成非等位基因同源重組（大）16CNV影響機(jī)制CNV對(duì)表型的調(diào)控作用，Beckmann等認(rèn)為可能主要通過(guò)以下幾種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)：重復(fù)／缺失數(shù)目本身的劑量效應(yīng)；CNV改變了基因的結(jié)構(gòu)，對(duì)基因的表達(dá)產(chǎn)物產(chǎn)生影響；CNV的多態(tài)影響到基因的表達(dá)水平，進(jìn)而影響到基因的外顯率；CNV具有長(zhǎng)距離的調(diào)控作用，只要和基因同線，就可能對(duì)多個(gè)基因的表達(dá)產(chǎn)生影響。16CNV影響機(jī)制CNV對(duì)表型的調(diào)控作用，Beckmann17CNV檢測(cè)方法比較基因組雜交芯片(ArrayCGH)SNP芯片定量

PCR（QMPSF/MAPH/MLPA）熒光原位雜交（FISH）17CNV檢測(cè)方法比較基因組雜交芯片(ArrayCGH)18CNV全基因組關(guān)聯(lián)與傳統(tǒng)的基于SNP的GWAS具有互補(bǔ)性新型SNP芯片技術(shù)支持

Affymetrix和Illumina公司相繼推出了Genome-wideSNP6.0和Illumina1M芯片，除包括SNPs探針外，還有幾乎等量的拷貝數(shù)探針，減少了因探針?lè)植疾痪獾母蓴_，使全基因組平均分辨率達(dá)3kb，增加了CNVR邊界定位的精確性，更適用于全基因組關(guān)聯(lián)分析．CNV全基因組關(guān)聯(lián)分析流程同基于SNP的GWAS.18CNV全基因組關(guān)聯(lián)與傳統(tǒng)的基于SNP的GWAS具有互補(bǔ)性19CNV全基因組掃描方法19CNV全基因組掃描方法20CNV與疾病20CNV與疾病21Genecopynumbervariationandcommonhumandisease.

——Fanciullietal.ClinGenet.2009.21Genecopynumbervariationa22Agenome-widesurveyofcopynumbervariationsinHanChineseresidinginTaiwan.——C.-H.Linetal.Genomics94(2009)241–246.22Agenome-widesurveyofcopy23CNV與腫瘤據(jù)DGV的數(shù)據(jù)分析，近40%的腫瘤相關(guān)基因都存在CNV。23CNV與腫瘤據(jù)DGV的數(shù)據(jù)分析，近40%的腫瘤相關(guān)基因都24CNV與腫瘤1）預(yù)后研究GeneticpolymorphismsinGSTgenesandsurvivalofcolorectalcancerpatientstreatedwithchemotherapy.——Pharmacogenomics(2010)11(1),33–41.2）功能研究Copynumbervariationat1q21.1associatedwithneuroblastoma——Nature.2009June18;459(7249):987–991.3）miRNA研究Frequentdeletionsanddown-regulationofmiRNAgenesmiR15andmiR16at13q14inchroniclymphocyticleukemia．——ProcNatlAcadSciUSA，2002，99(24):15524-15529．一些CNV區(qū)域覆蓋非編碼的RNAs區(qū)域，包括miRNA.24CNV與腫瘤1）預(yù)后研究25CNV的局限CNVs的基因分型較復(fù)雜、不統(tǒng)一統(tǒng)計(jì)分析由于不同的樣本、不同的算法、使用不同的參考樣本組，而且CNVs判別標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，造成不同研究之間重合的CNVs僅