Aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) are biochemical markers used to test for liver diseases. Copy number variation (CNV) plays an important role in determining complex traits and is an emerging area in the study various diseases. We performed a genome-wide association study with liver function biomarkers AST and ALT in 407 unrelated Koreans. We assayed the genome-wide variations on an Affymetrix Genome-Wide 6.0 array, and CNVs were analyzed using HelixTree. Using single linear regression, 32 and 42 CNVs showed significance for AST and ALT, respectively (P value < 0.05). We compared CNV-based genes between the current study (KARE2; AST-140, ALT-172) and KARE1 (AST-1885, ALT-773) using NetBox. Results showed 9 genes (CIDEB, DFFA, PSMA3, PSMC5, PSMC6, PSMD12, PSMF1, SDC4, and SIAH1) were overlapped for AST, but no overlapped genes were found for ALT. Functional gene annotation analysis shown the proteasome pathway, Wnt signaling pathway, programmed cell death, and protein binding.
Proper synaptic function in neural circuits requires precise pairings between correct pre- and post-synaptic partners. Errors in this process may underlie development of neuropsychiatric disorders, such as autism spectrum disorder (ASD). Development of ASD can be influenced by genetic factors, including copy number variations (CNVs). In this study, we focused on a CNV occurring at the 16p11.2 locus in the human genome and investigated potential defects in synaptic connectivity caused by reduced activities of genes located in this region at Drosophila larval neuromuscular junctions, a well-established model synapse with stereotypic synaptic structures. A mutation of rolled, a Drosophila homolog of human mitogen-activated protein kinase 3 (MAPK3) at the 16p11.2 locus, caused ectopic innervation of axonal branches and their abnormal defasciculation. The specificity of these phenotypes was confirmed by expression of wild-type rolled in the mutant background. Albeit to a lesser extent, we also observed ectopic innervation patterns in mutants defective in Cdk2, Gq, and Gp93, all of which were expected to interact with Rolled MAPK3. A further genetic analysis in double heterozygous combinations revealed a synergistic interaction between rolled and Gp93. In addition, results from RT-qPCR analyses indicated consistently reduced rolled mRNA levels in Cdk2, Gq, and Gp93 mutants. Taken together, these data suggest a central role of MAPK3 in regulating the precise targeting of presynaptic axons to proper postsynaptic targets, a critical step that may be altered significantly in ASD.
Intellectual disability (ID) is the most common disability among people under the age of 20 years. In the absence of obvious non-genetic causes of ID, the majority of cases of severe ID are thought to have a genetic cause. The advent of technologies such as array comparative genomic hybridization, single nucleotide polymorphism genotyping arrays, and massively parallel sequencing has shown that de novo copy number variations and single nucleotide variations affecting coding regions are major causes of severe ID. This article reviews the genetic causes of ID along with diagnostic approaches for this disability.
Recently it was found that various genetic structural variations such as CNV(copy number variation) exist in the human genome, and these variations are closely related with disease susceptibility, reaction to treatment, and genetic characteristics. In this paper we propose a new CNV detection algorithm using millions of short DNA sequences generated by giga-sequencing technology. Our method maps the DNA sequences onto the reference sequence, and obtains the occurrence frequency of each read in the reference sequence. And then it detects the statistically significant regions which are longer than 1Kbp as the candidate CNV regions by analyzing the distribution of the occurrence frequency. To select a proper read alignment method, several methods are employed in our algorithm, and the performances are compared. To verify the superiority of our approach, we performed extensive experiments. The result of simulation experiments (using a reference sequence, build 35 of NCBI) revealed that our approach successfully finds all the CNV regions that have various shapes and arbitrary length (small, intermediate, or large size).
Kim, Ji-Hong;Jung, Seung-Hyun;Hu, Hae-Jin;Yim, Seon-Hee;Chung, Yeun-Jun
Genomics & Informatics
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v.8
no.3
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pp.138-141
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2010
Together with single nucleotide polymorphism (SNP), copy number variations (CNV) are recognized to be the major component of human genetic diversity and used as a genetic marker in many disease association studies. Affymetrix Genome-wide SNP 5.0 is one of the commonly used SNP array platforms for SNP-GWAS as well as CNV analysis. However, there has been no report that validated the accuracy and reproducibility of CNVs identified by Affymetrix SNP array 5.0. In this study, we compared the characteristics of CNVs from the same set of genomic DNAs detected by three different array platforms; Affymetrix SNP array 5.0, Agilent 2X244K CNV array and NimbleGen 2.1M CNV array. In our analysis, Affymetrix SNP array 5.0 seems to detect CNVs in a reliable manner, which can be applied for association studies. However, for the purpose of defining CNVs in detail, Affymetrix Genome-wide SNP 5.0 might be relatively less ideal than NimbleGen 2.1M CNV array and Agilent 2X244K CNV array, which outperform Affymetrix array for defining the small-sized single copy variants. This result will help researchers to select a suitable array platform for CNV analysis.
Objective: The Shanghai Holstein cattle breed is susceptible to severe mastitis and other diseases due to the hot weather and long-term humidity in Shanghai, which is the main distribution centre for providing Holstein semen to various farms throughout China. Our objective was to determine the genetic mechanisms influencing economically important traits, especially diseases that have huge impact on the yield and quality of milk as well as reproduction. Methods: In our study, we detected the structural variations of 1,092 Shanghai Holstein cows by using next-generation sequencing. We used the DELLY software to identify deletions and insertions, cn.MOPS to identify copy-number variants (CNVs). Furthermore, we annotated these structural variations using different bioinformatics tools, such as gene ontology, cattle quantitative trait locus (QTL) database and ingenuity pathway analysis (IPA). Results: The average number of high-quality reads was 3,046,279. After filtering, a total of 16,831 deletions, 12,735 insertions and 490 CNVs were identified. The annotation results showed that these mapped genes were significantly enriched for specific biological functions, such as disease and reproduction. In addition, the enrichment results based on the cattle QTL database showed that the number of variants related to milk and reproduction was higher than the number of variants related to other traits. IPA core analysis found that the structural variations were related to reproduction, lipid metabolism, and inflammation. According to the functional analysis, structural variations were important factors affecting the variation of different traits in Shanghai Holstein cattle. Our results provide meaningful information about structural variations, which may be useful in future assessments of the associations between variations and important phenotypes in Shanghai Holstein cattle. Conclusion: Structural variations identified in this study were extremely different from those of previous studies. Many structural variations were found to be associated with mastitis and reproductive system diseases; these results are in accordance with the characteristics of the environment that Shanghai Holstein cattle experience.
Copy number variations (CNVs), important genetic factors for study of human diseases, may have as large of an effect on phenotype as do single nucleotide polymorphisms. Indeed, it is widely accepted that CNVs are associated with differential disease susceptibility. However, the relationships between CNVs and gene expression have not been characterized in the horse. In this study, we investigated the effects of copy number deletion in the blood and muscle transcriptomes of Thoroughbred racing horses. We identified a total of 1,246 CNVs of deletion polymorphisms using DNA re-sequencing data from 18 Thoroughbred racing horses. To discover the tendencies between CNV status and gene expression levels, we extracted CNVs of four Thoroughbred racing horses of which RNA sequencing was available. We found that 252 pairs of CNVs and genes were associated in the four horse samples. We did not observe a clear and consistent relationship between the deletion status of CNVs and gene expression levels before and after exercise in blood and muscle. However, we found some pairs of CNVs and associated genes that indicated relationships with gene expression levels: a positive relationship with genes responsible for membrane structure or cytoskeleton and a negative relationship with genes involved in disease. This study will lead to conceptual advances in understanding the relationship between CNVs and global gene expression in the horse.
In addition to single-nucleotide polymorphisms (SNP), copy number variation (CNV) is a major component of human genetic diversity. Among many whole-genome analysis platforms, SNP arrays have been commonly used for genomewide CNV discovery. Recently, a number of CNV defining algorithms from SNP genotyping data have been developed; however, due to the fundamental limitation of SNP genotyping data for the measurement of signal intensity, there are still concerns regarding the possibility of false discovery or low sensitivity for detecting CNVs. In this study, we aimed to verify the effect of combining multiple CNV calling algorithms and set up the most reliable pipeline for CNV calling with Affymetrix Genomewide SNP 5.0 data. For this purpose, we selected the 3 most commonly used algorithms for CNV segmentation from SNP genotyping data, PennCNV, QuantiSNP; and BirdSuite. After defining the CNV loci using the 3 different algorithms, we assessed how many of them overlapped with each other, and we also validated the CNVs by genomic quantitative PCR. Through this analysis, we proposed that for reliable CNV-based genomewide association study using SNP array data, CNV calls must be performed with at least 3 different algorithms and that the CNVs consistently called from more than 2 algorithms must be used for association analysis, because they are more reliable than the CNVs called from a single algorithm. Our result will be helpful to set up the CNV analysis protocols for Affymetrix Genomewide SNP 5.0 genotyping data.
Lee Jai-Heon;Kim Kee-Young;Chung Dae-Soo;Chung Won Bok;Kwon Oh-Chang
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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1999.05a
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pp.162-163
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1999
The goal of this research was (1) to describe the conditions and parameters required for the cell cycle synchronization and the accumulation of large number of metaphase cells in maize and other cereal root tips, (2) to isolate intact metaphase chromosomes from root tips suitable for characterization by flow cytometry, and (3) to construct chromosome-specific libraries from maize. Plant metaphase chromosomes have been successfully synchronized and isolated from many cereal root-tips. DNA synthesis inhibitor (hydroxyurea) was used to synchronize cell cycle, follwed by treatement with trifluralin to accumulate metaphase chromosomes. Maize flow karyotypes show substantial variation among inbred lines. thish variation should be sueful in isolating individual chromosome types. In addition, flow cytometry is a useful method to measure DNA content of individual chromosomes in a genotyps, and to detect chromosomal variations. Individual chromosome peaks have been sorted from the maize hybrid B73/Mol7. Libraries were generated form the DOP-PCR amplification product from each peak. To date, we have analyzed clones from a library constructed from the maize chromosome 1 peak. Hybridization of labeled genomic DNA to clone inserts indicated that $24\%,\;18\%,\;and\;58\%$ of the clones were highly repetitive, medium repetitive, and low copy, respectively. Fifty percent of putative low cpoy clones showed single bands on inbred screening, blots, and the remaining $50\%$ were low copy repeats. Single copy clones showing polymorphism will be mapped using recombinant inbred mapping populations. Repetitive clones are being characterized by Southern blot analysis, and will be screened by in situ hybridization for their potential utility as chromosome specific markers.
Chromosomal microarray (CMA) is a high-resolution, high-throughput method of identifying submicroscopic genomic copy number variations (CNVs). CMA has been established as the first-line diagnostic test for individuals with developmental delay (DD), intellectual disability (ID), autism spectrum disorders (ASDs), and multiple congenital anomalies (MCAs). CMA analysis was performed in 42 Korean patients who had been diagnosed with unexplained DD, ID, ASDs, and MCAs. Clinically relevant CNVs were discovered in 28 patients. Variants of unknown significance were detected in 13 patients. The diagnostic yield was high (66.7%). CMA is a superior diagnostic tool compared with conventional karyotyping and fluorescent in situ hybridization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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