Das Pan-Genom bezieht sich auf alle Gene derselben Art, einschließlich des Kern-Genoms, das in allen Individuen vorhanden ist, und des individuell spezifischen dispensierbaren Genoms.
Mit der rasanten Entwicklung von Langzeit-Sequenzierung, Hi-C-Technologie und Computer-Algorithmen wurden die Referenzgenome jeder Art kontinuierlich berichtet, aber diese Genome werden normalerweise auf der Grundlage eines repräsentativen Individuums konstruiert, und ein einzelnes lineares Referenzgenom kann nicht alle genetischen Variationsinformationen der gesamten Art repräsentieren. Daher ist der Aufbau von Pan-Genomen zu einem neuen Referenzstandard für hochwertige Referenzgenome geworden.
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CD Genomics Pan-Genom-Service-Workflow
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Wie baut man Pangenome?
(1) Iterative Assemblierung
- Bei diesem Ansatz werden die nachgelagerten Daten mehrerer Proben sorgfältig mit einem Referenzgenom verglichen.
- Unübereinstimmende Reads werden geschickt zu neuen Contigs zusammengesetzt, die nahtlos die ursprünglichen Referenzsequenzen ergänzen.
- Die Zusammenführung dieser Contigs bildet die Grundlage des Pan-Genoms für die Art.
(2) De Novo Assemblierung
Individuelle Genome unterliegen der de novo Assemblierung und Annotation, wobei strukturelle Variationen (SV), Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNP), Insertionen und Deletionen (InDel), Kopienzahlvariationen (CNV) und Vorhanden-Abwesenheitsvariationen (PAV) auf umfassender Genom-Ebene sorgfältig untersucht werden.
(3) Graphbasierte Assemblierung
- Die graphbasierte Pan-Genom-Methodik leitet sich von der de novo Assemblierung des Genoms ab und verwendet gerichtete Graphen, um das Genom der Art in die Kern- und variablen Komponenten zu unterteilen.
- Im Gegensatz zur iterativen Assemblierung und den de novo Genomansätzen integriert der graphbasierte Pangenom-Ansatz Variationsinformationen aus mehreren Genomen.
- Diese Integration führt zu einer umfassenderen Darstellung der genetischen Informationen der Art und erleichtert die präzise Erforschung genetischer Variationen.
- Bemerkenswert ist die jüngste rasante Entwicklung in der Forschung zu grafischen Pangenomen, mit Veröffentlichungen für verschiedene Arten wie Baumwolle, Tomate, Lycopodium, Gurke und andere.
Wie gestaltet man das Pan-Genom-Forschungsprojekt?
Der Aufbau einer pan-genomischen Karte bereichert nicht nur unser Verständnis der genetischen Zusammensetzung einer Art, sondern ermöglicht auch die Charakterisierung individueller oder populationsspezifischer Variationen, indem sequenzierte Individuen mit dem Referenzgenom verglichen werden. Dies reicht von einfachen Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) und Insertionen-Deletionen-Mutationen (InDel) bis hin zu komplexeren strukturellen Variationen (SV), Kopienzahlvariationen (CNV) und Vorhanden-Abwesenheitsvariationen (PAV). Darüber hinaus bietet eine vergleichende Analyse der Funktionen und Eigenschaften von Kern-/Nicht-Kern-Genen Einblicke in die gemeinsamen und einzigartigen phänotypischen Merkmale von Arten.
- Pflanzen-Pan-Genom-Forschung
Im Bereich der Pflanzen weisen höhere Pflanzen eine erhebliche intra-spezifische genetische Vielfalt auf, um sich an unterschiedliche Wachstumsumgebungen anzupassen. Durch die Nutzung konstruierter Arten-Pangenome können wir phylogenetische Beziehungen zwischen kultivierten und wilden Arten rekonstruieren und Rekombinations- und Kaskadeneffekte auf Populationsebene erkunden. Mithilfe der Verteilung von Varianten im Pangenom, kombiniert mit transkriptomischer Analyse, können wir die Variantenexpression erkennen und merkmalsbezogene Varianten identifizieren, die mit phänotypischen Informationen korrelieren. Die aus der Pan-Genom-Forschung abgeleiteten Variationsinformationen können zudem die GWAS-Analyse ankurbeln, indem sie Loci aufdecken, die mit agronomischen Merkmalen in Verbindung stehen, die auf strukturellen Variationen basieren, und somit wertvolle genetische Ressourcen für die molekulare Züchtung bereitstellen.
Bitte beziehen Sie sich auf unseren Artikel Eine Übersicht über das Pflanzen-Pan-Genom für weitere Informationen.
Tier-Pan-Genom-Forschung derzeit eingeschränkter, mit einem Hauptaugenmerk auf Menschen und domestizierte Tiere. Durch den Aufbau groß angelegter Populationsgenome und die Konzentration auf Arten mit gemeinsamen Merkmalen können wir Unterschiede in strukturellen Merkmalen, evolutionärer Geschichte, konvergenter Evolution, Gruppenmerkmalen, Genom-Evolution und potenziellen Funktionen untersuchen. Die Entwicklung von Pan-Genomen für verschiedene Stämme, Unterarten oder Sorten ermöglicht den Vergleich genotypischer Unterschiede zwischen Populationen in verschiedenen geografischen Regionen und eröffnet Einblicke in die Umweltanpassungen der Arten.
Bitte beziehen Sie sich auf unseren Artikel Eine Übersicht über das Tier-Pan-Genom für weitere Informationen.
Nur für Forschungszwecke, nicht zur klinischen Diagnose, Behandlung oder individuellen Gesundheitsbewertung bestimmt.
Richtlinien zur Einreichung von Proben
