Mitochondriale DNA (mtDNA) Sequenzierung

Verfügbar sowohl auf Illumina als auch auf PacBio Plattformen, CD Genomics bietet die genaue und erschwingliche Lösung für die Sequenzierung von mitochondrialer DNA, die Sie suchen.

Einführung in die mtDNA-Sequenzierung

Mitochondriale DNA (mtDNA) ist ein kompaktes, doppelsträngiges zirkuläres Genom mit 16.569 bp, das eine cytosinreiche leichte (L) Kette und eine guaninreiche schwere (H) Kette enthält. Mitochondrien spielen eine sehr wichtige Rolle in wesentlichen zellulären Funktionen. Neben der Produktion von über 90 % der von einer Zelle benötigten Energie erzeugen Mitochondrien auch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und sind an der Apoptose sowie anderen wichtigen zellulären Funktionen beteiligt. Das mutierte mtDNA und der Wildtyp können als Heteroplasmie koexistieren und menschliche Krankheiten verursachen, einschließlich Krebs, Herzkrankheiten, Diabetes, Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit und Bluthochdruck. Da es erhebliche klinische Variabilität zwischen mitochondrialen Störungen gibt und viele Patienten Phänotypen aufweisen, die sich mit Krankheiten überschneiden, kann die Diagnose oft nur durch die Identifizierung einer pathogenen mtDNA-Variante mittels molekulargenetischer Tests von aus einer Blutprobe extrahierter DNA bestätigt werden. Die Sequenzierung der mitochondrialen DNA ist ein nützliches Werkzeug für Forscher, um menschliche Krankheiten zu untersuchen, und kann auch in der Populationsgenetik und bei Bewertungen der Biodiversität eingesetzt werden.

Die Sequenzierung von mitochondrialer DNA ist sowohl auf Illuminas MiSeq als auch auf dem PacBio Sequel System verfügbar. Die Next-Generation-Sequenzierung (NGS) von Illumina hat das Potenzial, die mtDNA-Analyse zu revolutionieren. Nutzen Sie die Vorteile von PacBioIn langen Berichten präsentiert CD Genomics die amplifikationsfreie, vollständige Sequenzierung von linearisiertem mtDNA. Die vollständige Sequenzierung ermöglicht die Phasierung von Varianten entlang des gesamten mitochondrialen Genoms, die Identifizierung von heteroplasmiatischen Varianten und die Erkennung von epigenetischen Modifikationen, die in ampliconbasierten Methoden verloren gehen.

Vorteile unseres mtDNA-Sequenzierungsdienstes

• Erfassungs-Effizienz und hohe Abdeckung, 100% Amplicon-Abdeckung aller Regionen des mitochondrialen Genoms
• Höchste Genauigkeit bei der Erkennung seltener Varianten in mtDNA
• Neue bioinformatische Analyseprogramme und -pipelines
• Erfahrenes Personal

Anwendung der mtDNA-Sequenzierung

• Analyse mitochondrialbezogener Erkrankungen
• Forschung zur Artenentwicklung
• Systematik und evolutionsbiologische Forschung
• Populationsgenetik und Naturschutzbiologie Forschung
• Forschung zur menschlichen Genetik
• Umweltbelastung und Toxikologieforschung

mtDNA-Sequenzierungs-Workflow

Dienstspezifikationen

	Beispielanforderungen Genomisches DNA ≥ 0,4 µg, Konzentration ≥ 20 ng/µl OD260/280=1,8-2,0
	Sequenzierung Illumina-Plattform: Bibliotheksgröße: 180-220 bp, PE 150, 1G PacBio-Plattform: Bibliotheksgröße: 2 K, 1G MGI DNBSEQ-T7/DNBSEQ-G400
	Datenanalyse Datenqualitätskontrolle Referenzgenom-Kartierung SNP/InDel-Erkennung, Annotation, Statistiken mtDNA-Heteroplasmieerkennung, Annotation, Statistiken mtDNA cricoc Karte …und mehr

Analyse-Pipeline

Liefergegenstände

• Die ursprünglichen Sequenzierungsdaten
• Experimentelle Ergebnisse
• Datenanalysebericht
• Details in mtDNA-Sequenzierung für Ihr Schreiben (Anpassung)

CD Genomics bietet kosteneffiziente Strategien für die Sequenzierung von mitochondrialer DNA an. Diese umfassen die Vorbereitung, Sequenzierung und eingehende Analyse der vollständigen mitochondrialen DNA (mtDNA) Genomsequenzen, die aus reinen und intakten DNA-Proben gewonnen werden. Unser Fachwissen ermöglicht eine außergewöhnliche Sensitivität, Spezifität und Genauigkeit bei der Identifizierung von mtDNA-Mutationen und der Bewertung von Heteroplasmiestufen. Für weitere Informationen und ein umfassendes Angebot zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren.

Referenz:

1. Yao Y, Nishimura M, Murayama K, et al. Eine einfache Methode zur Sequenzierung des gesamten menschlichen mitochondrialen Genoms direkt aus Proben und ihre Anwendung in der genetischen Testung. Wissenschaftliche Berichte, 2019, 9(1): 17411.

Kartierung und Abdeckungsergebnisse der mtDNA-Sequenzierung sowie die Darstellung der mtDNA-pathologischen Profile. (Yao et al., 2019)

1. Warum werden mtDNA-Sequenzen anstelle von autosomalen DNA-Sequenzen verwendet?

Das mitochondriale Genom weist eine Fülle von einzigartigen Merkmalen auf, darunter hohe Variabilität, schnelle Evolution und ein vollständiges Fehlen von Rekombination. Das mitochondriale Genom ist relativ klein, und die Mutationsrate der mitochondrialen DNA übersteigt in der Regel die der chromosomalen DNA im Verlauf der Evolution. In mehrzelligen Organismen enthält jede Zelle typischerweise mehrere Mitochondrien, die normalerweise die Zellkerne überzahlen. Folglich ist die Extraktion von mitochondrialer DNA aus Proben im Vergleich zur nukleären DNA erheblich einfacher, was eine amplifizierbare Menge an DNA für weitere Analysen bereitstellt. Darüber hinaus spielt das mitochondriale Genom eine entscheidende Rolle bei bestimmten erblichen Krankheiten.

2. Beinhaltet die Ganzgenomsequenzierung mitochondriale DNA?

Whole-Genome-Sequenzierung typischerweise umfasst mitochondriale DNA (mtDNA). Trotz bemerkenswerter Unterschiede zur nukleären DNA, wie ihrer kleineren Größe und dem Fehlen von Rekombination, wird mtDNA häufig als Teil der Ganzgenomsequenzierung betrachtet. Forscher verwenden spezifische Sequierungsmethoden und -technologien während der Ganzgenomsequenzierung, um die Integrität und Abdeckung der mtDNA sicherzustellen.

3. Welche Herausforderungen sind mit der mtDNA-Sequenzierung verbunden?

Zunächst kann die Fülle von mitochondrialer DNA innerhalb von Zellen potenziell zu Kontaminationsproblemen führen. Dies wird durch das Vorhandensein von Heteroplasmie weiter verstärkt, bei der mehrere Varianten mitochondrialer DNA innerhalb eines einzelnen Individuums koexistieren, was die Datenanalyse kompliziert. Darüber hinaus kann die schnelle Evolution mitochondrialer DNA die Sequenzanpassungen zwischen verschiedenen Arten erschweren.

4. Ist die Probe für die menschliche mitochondriale Fang-Sequenzierung DNA oder mtDNA?

Der Sequenzierungstechnik der menschlichen Mitochondrien Die Erfassung verwendet Sonden, die speziell auf Mitochondrien abzielen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, mtDNA zu isolieren. Folglich kann der Prozess lediglich mit der Bereitstellung von Blut- oder DNA-Proben erleichtert werden.

Genetische Kontrolle über mtDNA und ihre Beziehung zur Major Depression

Journal: Aktuelle Biologie
Impact-Faktor: 9,494
Veröffentlicht: 21. Dezember 2015

Hintergründe

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Menge an mitochondrialer DNA (mtDNA) Veränderungen als Reaktion auf externe Stressfaktoren erfährt, was auf eine potenzielle Korrelation mit stressassoziierten Störungen wie Stimmungserkrankungen hindeutet. Um die genetischen Regulationsmechanismen von mtDNA und deren Verbindung zu Stimmungserkrankungen zu untersuchen, führten wir eine Analyse mit den Daten zur Ganzgenomsequenzierung mit niedriger Abdeckung von 10.442 chinesischen Han-Frauen mit Stimmungserkrankungen durch. Dies wurde durchgeführt, um eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS) zu den mtDNA-Spiegeln durchzuführen.

Methoden

Ergebnisse

Diese Studie nutzt Sequenzdaten mit niedriger Abdeckung von 10.442 chinesischen Frauen, um die standardisierte Leseanzahl, die auf das mitochondriale Genom abgebildet ist, als Proxy für die mtDNA-Menge zu berechnen. Zwei Loci, die zu den mtDNA-Spiegeln beitragen, wurden identifiziert: einer im TFAM-Gen auf Chromosom 10 und der andere im CDK6-Gen auf Chromosom 7. Diese Genloci replizieren innerhalb eines unabhängigen Arrays. CDK6 tritt als neues Molekül auf, das an der Kontrolle der mtDNA beteiligt ist. Die Inzidenz von Heteroplasmie ist bei Frauen mit Stimmungserkrankungen erhöht, und dieser Anstieg könnte durch Stress induziert werden, wie in einem experimentellen Mausparadigma gezeigt wurde. Darüber hinaus korreliert mindestens eine heteroplasmische Variante signifikant mit Schwankungen in der mtDNA-Menge. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl die Kopienanzahl als auch die Sequenzen des mitochondrialen Genoms eine entscheidende Rolle in der Stressreaktion eines Organismus spielen.

Abbildung 1. Zwei Loci, die mit mtDNA assoziiert sind.

Abbildung 2. Heteroplasmie-Zählungen bei gestressten und Kontrollmäusen.

Fazit

Die Ergebnisse dieser Forschung zeigen, dass Loci in der Nähe von TFAM und CDK6 Variationen in der mtDNA-Menge hervorrufen können. Besonders in schweren Fällen von Depression wurden Mutationen beobachtet, die sich in der mitochondrialen DNA ansammeln. Experimente mit Tiermodellen haben die Induktion von Heterogenität aufgrund von chronischem Stress gezeigt. Signifikant ist, dass die Menge an mtDNA mit locus-spezifischer Heterogenität assoziiert ist.

Referenz:

1. Cai N, Li Y, Chang S, et al. Genetische Kontrolle über mtDNA und ihre Beziehung zur Major Depression. Aktuelle Biologie, 2015, 25(24): 3170-3177.