• 我要登录|
  • 免费注册
    |
  • 我的丁香通
    • 企业机构：
    • 成为企业机构
    • 个人用户：
    • 个人中心
  • 移动端
    移动端
搜文献

    大家都在搜

      大家都在搜

        0 人通过求购买到了急需的产品
        免费发布求购
        发布求购

        一项用于全面解析核内嵌线粒体DNA的长读长人类泛基因组计划

        A long-read human pangenome initiative for comprehensive interpretation of nuclear-embedded mitochondrial DNA.

        作者信息Lianting Fu, Jieyi Chen, Da Lian, Siyuan Du, Dongya Wu, Chentao Yang, Ziyi Wang, Hongyi Ma, Zhengtong Li, Nicole J Lake, Xiangyu Yang, Yongyong Shi, Guojie Zhang, Kaiyue Ma, Yafei Mao
        PMID42140905
        期刊Nat Commun
        发布时间2026-05-15
        DOI10.1038/s41467-026-71348-5
        来源查看原文

        实验完整度

        高

        多层级证据：538个单倍型基因组+2504人基因分型+20个灵长类基因组+报告基因功能验证。

        主要模型

        269个人类单倍型分辨组装基因组（APGp1、HPRCp1、HGSVCp3） 2504个1000 Genomes Project无亲缘关系个体短读长数据 20个非人灵长类长读长基因组 HEK293T细胞报告基因实验

        重点核对

        PG-NUMT与短读长方法在200个个体中的配对比较（样本量N=200，双尾Welch t检验） PanGenie在2504个1KGP个体中的NUMT基因分型及与泛基因组图等位基因频率的一致性（Pearson r=0.9998） mtDL3和mtDL5序列的荧光素酶报告基因实验（三次独立转染，每次五张图像/三个qPCR技术重复） cis-eQTL/cis-sQTL分析使用731个MAGE个体RNA-seq数据（Bonferroni校正P<2×10⁻⁶） 灵长类NUMT插入率计算基于20个非人灵长类基因组和保守共线性区域

        摘要

        核内嵌线粒体DNA片段（NUMT）记录了进化过程中持续进行的线粒体到核DNA转移，对疾病机制和基因组组织具有重要意义。在此，我们开发了一种基于泛基因组图的NUMT检测方法，灵敏度提高2.52倍，并生成了高分辨率人类NUMT图谱，包含774个固定事件和280个多态事件，以及74个超级群体分层位点。值得注意的是，源自mtDNA D-loop 3'端的NUMT固定频率较低，并表现出顺式调控活性，揭示了塑造其基因组景观的选择压力。我们还鉴定了7个与基因表达或剪接相关的NUMT，提示其潜在调节功能。对完整灵长类基因组的比较分析揭示了谱系特异性NUMT动态，其中Pan谱系速率特别高。此外，我们发现了两个NUMT衍生的串联重复，将其确立为复杂变异的新来源。总之，整合分析增强了对NUMT基因组结构、群体动态和进化意义的理解，将其确立为具有生物医学相关性的动态基因组组件。

        实验结论

        提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。

        研究问题
        如何全面解析人类及灵长类基因组中核内嵌线粒体DNA片段（NUMT）的多样性、基因组特征、功能影响和进化动态？
        核心机制
        NUMT通过线粒体DNA转移插入核基因组，随后经历重复介导的扩增和选择性清除；固定NUMT中mtDL3区域减少可能与其弱顺式调控活性导致的选择性去除有关。
        主要证据
        基于泛基因组图的PG-NUMT方法在200个个体中灵敏度提高2.52倍；构建了包含774个固定、280个多态和123个近着丝粒NUMT的图谱；鉴定出7个与基因表达或剪接相关的NUMT；比较20个灵长类基因组揭示谱系特异性插入速率和重复扩增；发现两个NUMT衍生的VNTR。
        研究意义
        增强了对NUMT基因组结构、群体动态和进化意义的理解，将NUMT确立为具有生物医学相关性的动态基因组组件，为研究线粒体-核基因组互作和复杂基因组变异提供资源。

        研究路径

        按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

        1

        泛基因组图构建与NUMT检测方法开发

        克服短读长方法分辨率和灵敏度限制，全面检测NUMT。

        使用Minigraph-Cactus流程构建基于T2T-CHM13v2.0的泛基因组图，开发PG-NUMT方法，将多条灵长类线粒体基因组比对到泛基因组图，鉴定NUMT并精确定位断点。

        2

        方法基准测试与灵敏度评估

        评估PG-NUMT相较于短读长方法的检测灵敏度和准确性。

        在200个个体中比较PG-NUMT与已建立的短读长NUMT检测流程，使用长读长数据和基因组组装交叉验证。

        3

        大规模人群NUMT基因分型与群体分层分析

        在更大规模人群中表征NUMT等位基因频率和群体分层模式。

        使用PanGenie基于泛基因组图对2504个1KGP无亲缘关系个体的短读长WGS数据进行NUMT基因分型，并进行超级群体间等位基因频率差异分析。

        4

        NUMT基因组特征与甲基化分析

        比较固定与多态NUMT的线粒体起源偏好、基因组定位偏好、序列分歧和甲基化模式。

        计算NUMT相对于mtDNA坐标的覆盖度，进行重复元件富集分析和基因组区域分布分析，比较序列一致性和GC含量，利用HiFi reads估计CpG甲基化频率。

        5

        mtDL3顺式调控活性验证

        探究固定NUMT中mtDL3区域减少的潜在生物学机制。

        构建pMPRA1-nopro-eGFP、pMPRA1-CMV-eGFP、pMPRA1-mtDL3-eGFP和pMPRA1-mtDL5-eGFP质粒，转染HEK293T细胞，通过荧光成像和RT-qPCR检测eGFP表达。

        6

        多态NUMT的cis-eQTL和cis-sQTL分析

        评估多态NUMT对基因表达和剪接的潜在调控作用。

        使用MAGE项目731个个体的RNA-seq数据，以NUMT基因型为自变量，进行cis-eQTL和cis-sQTL关联分析及精细定位。

        7

        灵长类NUMT比较基因组与进化分析

        揭示NUMT在灵长类谱系中的插入速率、谱系特异性动态和重复扩增模式。

        在20个非人灵长类基因组中鉴定NUMT，利用全基因组比对定义保守共线性区域，计算谱系特异性插入率，并进行系统发育分析。

        8

        NUMT衍生VNTR鉴定与特征分析

        探究NUMT是否作为可变数量串联重复（VNTR）的新来源。

        将NUMT坐标与串联重复注释取交集，比较不同人群和灵长类基因组组装中的重复拷贝数。

        研究方法

        按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。

        验证样本或模型特征
        Minigraph-Cactus泛基因组图构建BLASTN比对LiftOver坐标转换PanGenie基因分型
        验证细胞功能变化
        荧光成像逆转录定量PCR共聚焦显微镜
        验证分子表达变化
        Sanger测序全质粒测序
        验证机制链路
        报告基因实验置换检验顺式表达数量性状位点分析顺式剪接数量性状位点分析SuSiE精细定位
        数据分析与统计
        Pearson相关分析Welch t检验Mann-Whitney U检验Fisher精确检验Bonferroni校正主成分分析
        文献明确存在的其他研究目的
        MAFFT多序列比对IQ-TREE系统发育树重建minimap2全基因组比对RepeatMasker重复序列注释BEDtools基因组区间分析

        产品清单

        实验环节名称品牌货号
        细胞培养DMEM培养基ServicebioG4515
        胎牛血清ServicebioG8003
        青霉素-链霉素ServicebioG4003
        eTeSR培养基STEMCELL100-1215
        质粒构建pMPRA1载体MiaoLingBioP31645
        NcoI限制性内切酶NEBR0193V
        NEBuilder HiFi DNA组装预混液NEBE2621S
        FastPure®细胞/组织DNA提取迷你试剂盒VazymeDC102
        Q5高保真DNA聚合酶NEBM0491L
        DH5α化学感受态细胞VazymeC502
        无内毒素质粒大提试剂盒TIANGENDP117
        转染Lipomaster 3000转染试剂VazymeTL301
        Opti-MEM I减血清培养基Gibco31985062
        Qubit dsDNA高灵敏度定量试剂盒InvitrogenQ32851
        细胞培养基质胶Corning354277
        RT-qPCRFastPure®复杂组织/细胞总RNA提取试剂盒VazymeRC113
        HiScript® III第一链cDNA合成试剂盒（含gDNA去除）VazymeR312
        ChamQ Universal SYBR qPCR预混液VazymeQ711
        免疫荧光染色磷酸盐缓冲液ServicebioG4207
        抗淬灭封片剂（含DAPI）ServicebioG1407
        荧光成像Zeiss LSM 900共聚焦显微镜Zeiss--

        关键环节

        汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

        环节核对要点
        PG-NUMT方法基准测试
        样本量N=200（40个HPRCp1、160个APGp1），参考基因组T2T-CHM13，共享检测的200 bp侧翼区域和>90%序列重叠标准。
        阅读提示：Methods 'NUMT detection based on pangenome graph'及Fig. 1c, d图注。
        大规模NUMT基因分型
        PanGenie v3.0.1默认参数，2504个1KGP无亲缘关系个体，成功表征1043个位点，排除123个近着丝粒NUMT。
        阅读提示：Methods 'NUMT genotyping and population stratification analysis'及Fig. 1f, g。
        mtDL3/mtDL5报告基因实验
        HEK293T细胞，Lipomaster 3000转染，转染后第3天RT-qPCR检测eGFP表达，内参HPRT1，三次独立转染重复。
        阅读提示：Methods 'Cell culture', 'Plasmid construction', 'Transfection for RT-qPCR and fluorescence imaging', 'RT-qPCR'及Fig. 3b–d图注。
        cis-eQTL/cis-sQTL分析
        731个MAGE个体RNA-seq数据，QTLtools v1.3.1，cis窗口上下游1 Mb，MAF>0.01，协变量包括前5个基因型PC、性别、60或15个PEER因子，Bonferroni阈值P<2×10⁻⁶。
        阅读提示：Methods 'cis-QTL effect analysis of NUMTs'及Fig. 5图注。
        灵长类NUMT比较分析
        20个非人灵长类长读长基因组和270个人类基因组，minimap2比对参数，仅保留主要比对，使用transanno生成共线性链文件。
        阅读提示：Methods 'Comparative genomic analysis of NUMTs across primates'及Fig. 6a–c图注。

        关于丁香通

        公司信息

        个人用户

        企业机构

        无忧采购 轻松科研

        无忧采购 轻松科研