Ein internationales Forschungskonsortium hat 2.000 Hundegenome generiert und analysiert. Das daraus resultierende fortschrittliche genetische Toolkit kann nun zur Beantwortung komplexer biologischer Fragen verwendet werden, die die Domestikation von Hunden, genetische Unterschiede in der Rassenmorphologie, Verhalten und Krankheitsanfälligkeit sowie die Entwicklung und Struktur des Genoms umfassen. Die Studie, veröffentlicht in Genombiologiebeschreibt das Toolkit-Ressourcenpaket und stellt die ersten Entdeckungen vor.
Die Veröffentlichung ist der Höhepunkt der Bemühungen des Dog10K-Konsortiums; 48 Wissenschaftler aus 25 Institutionen tragen Proben und Ressourcen zum immensen Analyseaufwand bei.
„Ziel war es, eine Ressource zu schaffen, auf die die Weltgemeinschaft zugreifen kann und die sie nutzen kann, um die Übersetzung ihrer eigenen Forschung zu beschleunigen, sei es bei der Erforschung der gemeinsamen Vorfahren von Hunden und Wölfen oder bei der klinischen Behandlung von Krebserkrankungen. Alle.“ „Diese Möglichkeiten sind spannend und alle können vom Dog10K-Katalog profitieren“, sagt Jennifer Meadows, Forschungswissenschaftlerin der Universität Uppsala und leitende Co-Autorin der Studie.
Die Stärke der Dog10K-Analysen liegt in der Tiefe der genetischen Vielfalt, die das Team erfassen konnte. Es wurden Hundeproben von mehr als 320 der etwa 400 anerkannten Rassehunderassen sowie Nischenpopulationen von Dorfhunden, Wölfen und Kojoten entnommen.
Daraus entwickelte das Team:
Ein umfassender Katalog einzelner Nukleotidvarianten, einschließlich solcher, die Protein-kodierende Gene stören und das Aussehen und die Physiologie des Hundes extrem beeinflussen können. Alle Rassehunde in der Studie waren bei der Probenahme frei von Krankheiten, was darauf hindeutet, dass einige der Varianten, die einen Verlust der Proteinfunktion verursachen, in dieser Population keine offensichtliche Krankheit verursachen.
Ein Katalog von Strukturvarianten. Diese Variantenkategorie hat eine Mindestgröße von 50 Basenpaaren und nimmt daher mehr Platz im Genom ein als eine einzelne Nukleotidvariante. Es wurde festgestellt, dass einige Strukturvarianten Auswirkungen auf proteinkodierende Gene haben. Dies könnte bedeuten, dass bei diesem Individuum zu viel oder zu wenig Protein produziert wird, was wiederum keine offensichtliche Krankheit in der Stammbaumpopulation verursacht hat.
Sowohl für Einzelnukleotid- als auch für Strukturvarianten veranschaulichte das Dog10K-Team, wie diese Varianten innerhalb und zwischen Rassehunderassen verteilt sind und wie sich diese Varianten auf die Untersuchung möglicher medikamentöser Therapien auswirken können.
Öffentlich verfügbare Datenverarbeitungspipelines. Die Kombination der Ergebnisse aus verschiedenen Studien kann schwieriger werden, wenn unterschiedliche Einstellungen zum Zuordnen von Sequenzierungsdaten und zum anschließenden Aufrufen von Variationen verwendet werden. Die vom Dog10K-Konsortium genutzte Pipeline steht der Community offen, sodass neue oder bestehende Daten verarbeitet und problemlos mit diesem Set kombiniert werden können.
Ein Imputationspanel aus den einzelnen Nukleotidvarianten. Imputation ist ein Prozess, der es Forschern ermöglicht, Variationen an Standorten abzuleiten, die sie nicht direkt gemessen haben. Das Dog10K-Team zeigte, dass durch die Verwendung des Imputationspanels ein Datensatz, der 170.000 einzelne Nukleotidstellen enthielt, die üblicherweise in Genotypisierungsarray-Studien verwendet werden, auf bis zu 8 Millionen Stellen erweitert werden kann. Dies ermöglicht es Forschern, ihre wertvollen Proben wiederzuverwenden und komplexe Fragen erneut zu untersuchen, für die mehr Daten erforderlich sind.
„Wir haben gerade erst an der Oberfläche des Datenpotenzials gekratzt“, fährt Meadows fort. „Es gibt noch mehr genetische Vielfalt bei Hunden, Wölfen und Kojoten, aber das Dog10K-Team freut sich darauf zu sehen, wie dieser erste Versuch von der Hundewissenschaftsgemeinschaft umgesetzt wird.“
Mehr Informationen:
Jennifer RS Meadows et al.: Die Genomsequenzierung von 2000 Caniden durch das Dog10K-Konsortium fördert das Verständnis von Demographie, Genomfunktion und -architektur. Genombiologie (2023). DOI: 10.1186/s13059-023-03023-7
Zur Verfügung gestellt von der Universität Uppsala
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