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孟德尔遗传病分子机制解析困难重重。研究人员开发同步长读长基因组、甲基化组、表观基因组和转录组测序方法,应用于 X;13 染色体平衡易位患者,发现易位影响 4 个基因功能,凸显该方法在解析复杂表型机制方面的重要性。
解析孟德尔遗传病(Mendelian condition)的分子基础颇具挑战,因为基因变异引发疾病的机制多种多样。为此,研究人员开发出一种同步长读长基因组(genome)、甲基化组(methylome)、表观基因组(epigenome)和转录组(transcriptome)测序方法。该方法能够精准识别单核苷酸变异、插入缺失变异和结构变异,还能进行二倍体从头基因组组装。借助它,在一次长读长测序中就能同时阐释单倍型解析的 CpG 甲基化、染色质可及性和全长转录本信息。
研究人员将这一方法应用于一位参与未确诊疾病网络(Undiagnosed Diseases Network)、携带 X;13 平衡易位(染色体 X;13-balanced translocation)且意义不明的患者身上。结果发现,这种易位破坏了 4 个先前与单基因孟德尔遗传病相关的基因(NBEA、PDK3、MAB21L1和RB1)的功能。值得注意的是,每个基因的功能受损机制各不相同,需要整合这四种 “组学” 数据才能解析清楚。这些机制包括融合转录本形成、增强子采用、转录通读沉默,以及常染色体基因不恰当的 X 染色体失活(X-chromosome inactivation) 。总体而言,这突出了同步长读长多组学分析在从机制上解析复杂表型方面的实用价值。