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2017．04
eGWAS─轉錄體層面研究多樣本數群體
eGWAS (Expression/ Expression-based genome-wide association study)顧名思義是基於表現量的全基因體關聯分析，常用於基因表現量與遺傳突變、基因表現量與性狀以及遺傳突變與性狀的關聯分析。 SNP突變在生物體內普遍發生，很多複雜疾病、癌症、農藝性狀等都與SNP突變密切相關，但是大部分SNP並不會引起轉錄本 (transcript)的變化，那麼是哪些突變位點通過轉錄本表現，影響表現型性狀呢？這就需要在SNP與基因表現量之間建立起溝通的橋樑，其中一種方法就是eGWAS。
建議取樣策略：出現明顯性狀分離的群體
建議樣本數量：大於100個樣本 (樣本量越大，結果可信度越高)
eGWAS的主要應用：複雜疾病，如糖尿病，阿茲海默症等，多基因控制的農藝性狀，如豬肉肉質，植物株高差異等的研究。
豬肌肉脂肪酸代謝研究
研究背景 豬肉脂肪含量是由多基因控制的複雜農藝性狀。脂肪酸含量影響豬肉的營養和品質，而不飽和脂肪酸改善肉的口感和色澤，因此需要平衡豬肌肉內脂肪酸和不飽和脂肪酸的比例。研究表明，性別影響脂類相關基因的表現。
研究方法與結果
1. 篩選出45個與豬肉脂肪酸含量相關的基因，其中20個基因的表現受性別影響。
2. 對114頭豬肌肉定序其轉錄體，這些回交 (backcross)群體中包括65頭母豬，49頭公豬，得到40,586個SNPs位點。將SNPs與上述45個脂肪酸相關基因的表現量做eGWAS分析，得到cis-SNP、trans-SNP進行註釋。結合PigQTLDB數據庫中的QTL (Quantitative Trait Loci)信息，鑑定出定位於18個eQTL (expression Quantitative Trait Loci)區間的241個SNPs與11個脂肪酸相關基因關聯。
3. 分別鑑定出最顯著的3個cis-eQTL，16個trans-eQTL。單酸甘油酯脂肪酶基因 (Monoglyceride Lipase, MGLL)表現量關聯到兩個SNP (ASGA0093606，ASGA0103932)，證實了MGLL的表現量至少受兩個因素影響。乙醯輔酶A合成酶中鏈家族基因5 (Acyl-CoA Synthetase Medium-Chain Family Member5, ACSM5)關聯到3個完全連鎖不平衡 (linkage disequilibrium)的cis-SNP位點，並通過Sanger定序進行驗證，其中g26260422位點 (G to A)決定了表現型性狀。對位於trans eQTL上下1Mb的基因進行註釋及基因結構分析發現，過氧化物酶體增殖物活化受體α基因 (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Alpha, PPARA)啟動子區域存在糖皮質激素受體 (Nuclear Receptor Subfamily 3, Group C, Member 1, NR3C1)的結合位點，同時，與NR3C1 共位置的eQTL反式調控PPARA。該結果說明，NR3C1 通過調控 PPARA 的表現，抑制脂肪合成，是調控脂肪酸代謝的主控基因。
看到這裡，想必有鄉親忍不住要問：我只是想要篩選群體中的一兩個目標基因，eGWAS需要的樣本量太大，承受不起！沒有關係，NCBI等數據庫中的轉錄體數據，也是可以用來給自己的實驗做一點小貢獻的，他山之石，可以攻錯嘛！
第二型糖尿病脂肪組織研究
從NCBI，DGAP，NURSA資料庫中下載第二型型糖尿病人或小鼠脂肪等組織的轉錄體數據，共得到130組獨立實驗的1,175個樣本轉錄體數據 (自由群體，591個T2D，584個對照組)。利用eGWAS關聯分析，確定差異表現最顯著的基因 CD44 為候選基因。通過qRT-PCR驗證，及基因功能缺失實驗表明，CD44 是調控肥胖引起的脂肪組織發炎和胰島素阻抗的關鍵基因。
參考文獻
[1] Puig-Oliveras A, Revilla M, Castelló A, et al. Expression-based GWAS identifies variants, gene interactions and key regulators affecting intramuscular fatty acid content and composition in porcine meat[J]. Scientific Reports, 2016, 6:31803.
[2] Keiichi Kodama, Momoko Horikoshi, Kyoko Toda, et al. Expression-based genome-wide association study links the receptor CD44 in adipose tissue with type 2 diabetes[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109 (18):7049-54.
[3] Zou F, Chai H S, Younkin C S, et al. Brain Expression Genome-Wide Association Study (eGWAS) Identifies Human Disease-Associated Variants[J]. Plos Genetics, 2012, 8 (6):e1002707.
圖爾思生物科技/ 諾禾致源文案
http://www.toolsbiotech.com/
(配圖來源於網路)
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建議取樣策略：出現明顯性狀分離的群體
建議樣本數量：大於100個樣本 (樣本量越大，結果可信度越高)
eGWAS的主要應用：複雜疾病，如糖尿病，阿茲海默症等，多基因控制的農藝性狀，如豬肉肉質，植物株高差異等的研究。
豬肌肉脂肪酸代謝研究
研究背景 豬肉脂肪含量是由多基因控制的複雜農藝性狀。脂肪酸含量影響豬肉的營養和品質，而不飽和脂肪酸改善肉的口感和色澤，因此需要平衡豬肌肉內脂肪酸和不飽和脂肪酸的比例。研究表明，性別影響脂類相關基因的表現。
研究方法與結果
1. 篩選出45個與豬肉脂肪酸含量相關的基因，其中20個基因的表現受性別影響。
2. 對114頭豬肌肉定序其轉錄體，這些回交 (backcross)群體中包括65頭母豬，49頭公豬，得到40,586個SNPs位點。將SNPs與上述45個脂肪酸相關基因的表現量做eGWAS分析，得到cis-SNP、trans-SNP進行註釋。結合PigQTLDB數據庫中的QTL (Quantitative Trait Loci)信息，鑑定出定位於18個eQTL (expression Quantitative Trait Loci)區間的241個SNPs與11個脂肪酸相關基因關聯。
3. 分別鑑定出最顯著的3個cis-eQTL，16個trans-eQTL。單酸甘油酯脂肪酶基因 (Monoglyceride Lipase, MGLL)表現量關聯到兩個SNP (ASGA0093606，ASGA0103932)，證實了MGLL的表現量至少受兩個因素影響。乙醯輔酶A合成酶中鏈家族基因5 (Acyl-CoA Synthetase Medium-Chain Family Member5, ACSM5)關聯到3個完全連鎖不平衡 (linkage disequilibrium)的cis-SNP位點，並通過Sanger定序進行驗證，其中g26260422位點 (G to A)決定了表現型性狀。對位於trans eQTL上下1Mb的基因進行註釋及基因結構分析發現，過氧化物酶體增殖物活化受體α基因 (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Alpha, PPARA)啟動子區域存在糖皮質激素受體 (Nuclear Receptor Subfamily 3, Group C, Member 1, NR3C1)的結合位點，同時，與NR3C1 共位置的eQTL反式調控PPARA。該結果說明，NR3C1 通過調控 PPARA 的表現，抑制脂肪合成，是調控脂肪酸代謝的主控基因。
看到這裡，想必有鄉親忍不住要問：我只是想要篩選群體中的一兩個目標基因，eGWAS需要的樣本量太大，承受不起！沒有關係，NCBI等數據庫中的轉錄體數據，也是可以用來給自己的實驗做一點小貢獻的，他山之石，可以攻錯嘛！
第二型糖尿病脂肪組織研究
從NCBI，DGAP，NURSA資料庫中下載第二型型糖尿病人或小鼠脂肪等組織的轉錄體數據，共得到130組獨立實驗的1,175個樣本轉錄體數據 (自由群體，591個T2D，584個對照組)。利用eGWAS關聯分析，確定差異表現最顯著的基因 CD44 為候選基因。通過qRT-PCR驗證，及基因功能缺失實驗表明，CD44 是調控肥胖引起的脂肪組織發炎和胰島素阻抗的關鍵基因。
參考文獻
[1] Puig-Oliveras A, Revilla M, Castelló A, et al. Expression-based GWAS identifies variants, gene interactions and key regulators affecting intramuscular fatty acid content and composition in porcine meat[J]. Scientific Reports, 2016, 6:31803.
[2] Keiichi Kodama, Momoko Horikoshi, Kyoko Toda, et al. Expression-based genome-wide association study links the receptor CD44 in adipose tissue with type 2 diabetes[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109 (18):7049-54.
[3] Zou F, Chai H S, Younkin C S, et al. Brain Expression Genome-Wide Association Study (eGWAS) Identifies Human Disease-Associated Variants[J]. Plos Genetics, 2012, 8 (6):e1002707.
圖爾思生物科技/ 諾禾致源文案
http://www.toolsbiotech.com/
(配圖來源於網路)
