Ekspresja loci cech ilościowych - Expression quantitative trait loci
Loci cech ilościowych ekspresji ( eQTL ) to loci genomowe, które wyjaśniają zmienność poziomów ekspresji mRNA .
Odległe i lokalne, odpowiednio trans- i cis-eQTL
Cechą ilościową ekspresji jest ilość transkryptu mRNA lub białka . Są to zazwyczaj produkty pojedynczego genu o określonej lokalizacji na chromosomie. Odróżnia to ekspresyjne cechy ilościowe od najbardziej złożonych cech , które nie są wynikiem ekspresji pojedynczego genu. Loci chromosomowe, które wyjaśniają wariancję cech ekspresji, nazywane są eQTL. eQTL zlokalizowane w pobliżu genu pochodzenia (gen, który wytwarza transkrypt lub białko) są określane jako lokalne eQTL lub cis-eQTL. W przeciwieństwie do tego, te znajdujące się daleko od ich genu pochodzenia, często na różnych chromosomach, są określane jako odległe eQTL lub trans-eQTL . Pierwsze badanie ekspresji genów obejmujące cały genom przeprowadzono na drożdżach i opublikowano w 2002 roku. W początkowej fali badań eQTL wykorzystano mikromacierze do pomiaru ekspresji genów w całym genomie; nowsze badania wykorzystywały masowo równoległe sekwencjonowanie RNA . Wiele badań ekspresji QTL przeprowadzono na roślinach i zwierzętach, w tym ludziach, naczelnych innych niż człowiek i myszach.
Niektóre cis eQTL są wykrywane w wielu typach tkanek, ale większość trans eQTL jest zależna od tkanki (dynamiczna). eQTL mogą działać w trybie cis (lokalnie) lub trans (na odległość) na gen . Obfitość genu transkryptu jest bezpośrednio modyfikowane przez polimorfizm w elementach regulacyjnych . W związku z tym obfitość transkrypcji może być uważana za cechę ilościową, którą można zmapować z dużą mocą. Zostały one nazwane ekspresyjnymi QTL (eQTL). Połączenie badań asocjacji genetycznych całego genomu i pomiaru globalnej ekspresji genów pozwala na systematyczną identyfikację eQTL. Poprzez jednoczesne badanie ekspresji genów i zmienności genetycznej na podstawie całego genomu u dużej liczby osób, statystyczne metody genetyczne mogą być wykorzystywane do mapowania czynników genetycznych, które stanowią podstawę indywidualnych różnic w ilościowych poziomach ekspresji wielu tysięcy transkryptów. Badania wykazały, że polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) w sposób powtarzalny związane ze złożonymi zaburzeniami, a także pewne fenotypy farmakologiczne są znacznie wzbogacone w eQTL, w porównaniu z kontrolnymi SNP o dopasowanej częstotliwości.
Wykrywanie eQTL
Mapowanie eQTLs odbywa się przy użyciu standardowych metod mapowania QTL , które testują powiązanie między zmiennością ekspresji a polimorfizmami genetycznymi. Jedyna znacząca różnica polega na tym, że badania eQTL mogą obejmować milion lub więcej mikrocech ekspresji. Można użyć standardowych pakietów oprogramowania do mapowania genów, chociaż często szybciej jest użyć niestandardowego kodu, takiego jak QTL Reaper lub internetowy system mapowania eQTL GeneNetwork . GeneNetwork obsługuje wiele dużych zestawów danych mapowania eQTL i zapewnia dostęp do szybkich algorytmów mapowania pojedynczych loci i interakcji epistatycznych . Podobnie jak we wszystkich badaniach mapowania QTL, ostatnie kroki w definiowaniu wariantów DNA, które powodują zmienność cech, są zwykle trudne i wymagają drugiej rundy eksperymentów. Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku trans eQTL, które nie korzystają z silnego prawdopodobieństwa a prior, że odpowiednie warianty znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie genu rodzicielskiego. Do oceny pozycyjnych genów kandydujących i całych systemów interakcji wykorzystywane są metody statystyczne, graficzne i bioinformatyczne.