Home About Browse Search
Svenska


Applying massive parallel sequencing technologies to unravel the genomic complexity in domestic species

Viluma, Agnese (2017). Applying massive parallel sequencing technologies to unravel the genomic complexity in domestic species. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2017:93
ISBN 978-91-7760-076-3
eISBN 978-91-7760-077-0
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
2MB

Abstract

Massive parallel sequencing technologies have made a remarkable contribution in understanding the genomic complexity in human and other mammalian species. This thesis includes four studies illustrating the technology change from short-read to long-read massive parallel sequencing and the corresponding layers of genomic complexity resolved in dog and horse.
In the first study, the Ion Proton sequencing platform was evaluated for whole-genome re-sequencing of four dog genomes. On average, 80 % of the genome and 77 % of the exome had at least 4-fold coverage. The obtained genotypes showed 90 % concordance with those using the CanineHD BeadChip. Next, whole-genome re-sequencing of a canine family trio was used as a proof-of-concept to map an autosomal recessive disorder termed hereditary footpad hyperkeratosis in the Kromfohrländer breed. This resulted in the identification and association of a single nucleotide variant in the FAM83G gene.
In the third study, we generated the first long-read assembly of the horse MHC
class II region (1.2 Mb) by assembling eight bacterial artificial chromosome clones sequenced with single molecule, real-time (SMRT) sequencing technology from Pacific Biosciences (PacBio). Detailed annotation of this assembly revealed 23 functional genes and 12 pseudogenes. In comparison to other mammals, the horse MHC showed an increased number of MHC class II genes in different relative positions and with different directionality.
In the fourth study, “sequence self-similarity” of the equine MHC class II region was investigated to identify paralogous segments and to reconstruct the evolutionary history of duplication events. The results indicated a major expansion of class II loci 55-70 million years ago, coinciding with mammalian radiation. We showed that the high genomic structural diversity and plasticity of the mammalian MHC region may be a result of recurring segmental duplication events mediated either by unequal crossing-over between misaligned genomic regions or, possibly, by alternative transposition of long interspersed nuclear elements.

Authors/Creators:Viluma, Agnese
Title:Applying massive parallel sequencing technologies to unravel the genomic complexity in domestic species
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Olika DNA-sekvenseringstekniker som gemensamt kallas ”Massive parallel sequencing technologies” har bidragit till ökad förståelse rörande genomisk komplexitet hos människan och andra däggdjursarter. Avhandlingen innehåller fyra studier som illustrerar teknikförändringen från tidigare versioner av tekniken som endast gav korta sekvenser till nu tillgängliga metoder som kan producera långa sekvenser vilka kan användas för att kartlägga olika nivåer av genomisk komplexitet hos hund och häst.
I den första studien utvärderades sekvenseringsplattformen IonProton för helgenom-sekvensering av fyra hundar. I genomsnitt uppvisade 80% av genomet och 77% av exomet en 4-faldig täckningsgrad (4X). Genotyperna uppvisade 90% överensstämmelse med resultat från CanineHD BeadChip. I en efterföljande sjukdomsgenetisk studie i syfte att identifiera den orsakande mutationen för en autosomal recessivt nedärvd hundsjukdom som kallas digital hyperkeratos. Helgenom-sekvensering av en familje-trio bestående av friska föräldrar och deras sjuka valp utfördes och resulterade i identifiering av en basparssubstitution i genen FAM83G som orsakar ett aminosyrautbyte från arginin till prolin.
I den tredje studien användes ny sekvenseringsteknik från Pacific Biosciences (PacBio) för att producera långa sekvenser med så kallad ”single molecule, real-time (SMRT) sequencing” av hästens Major Histocompatibility Complex (MHC) klass II-region (1.2 Mb). För ändamålet sekvenserades åtta BAC-kloner. Detaljerad sekvensannotering av gener i regionen resulterade i att 23 funktionella gener och 12 pseudogener identifierades. I jämförelse med andra däggdjur uppvisade hästens MHC ett ökat antal paraloga MHC klass II-gener vilka var positionerade i olika inbördes ordning och riktning.
I den fjärde studien undersöktes sekvensen av MHC-klass II-regionen mot sig själv för att identifiera paraloga segment och för att definiera duplikationernas storlek och dess evolutionära historia. Resultaten indikerade en större expansion av klass II-loci för 55-70 miljoner år sedan vilket sammanfaller med tidpunkten för däggdjurens artexpansion. Vi visade att den omfattande strukturella diversiteten och plasticiteten hos däggdjurens MHC-klass II region kan vara ett resultat av flertaliga segmentala duplikationer medierade av icke-reciproka rekombinationshändelser eller alternativt via s.k. ”alternative transposition” av LINE retrotransposoner.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2017
Depositing date:11 October 2017
Volume:2017:93
Number of Pages:60
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IViluma, A., Sayyab, S., Mikko, S., Andersson, G. and Bergström, T.F. (2015). Evaluation of whole-genome sequencing of four Chinese crested dogs for variant detection using the ion proton system. Canine Genetics and Epidemiology, 2:16.
IISayyab, S., Viluma, A., Bergvall, K., Brunberg, E., Jagannathan, V., Leeb, T., Andersson, G. and Bergström, T.F. (2016). Whole-Genome Sequencing of a Canine Family Trio Reveals a FAM83G Variant Associated with Hereditary Footpad Hyperkeratosis. G3, Jan 8:6 (3), pp. 521-527.
IIIViluma, A., Mikko, S., Hahn, D., Skow, L., Andersson, G. and Bergström, T.F. (2017). Genomic structure of the horse major histocompability complex class II region resolved using PacBio long-read sequencing technology. Scientific Reports, Mar 31:7:45518.
IVViluma, A., Mikko, S., Andersson, G. and Bergström, T.F. Evolution of the horse MHC class II region by gene duplication. (Manuscript)
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Animal Breeding and Genetics, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-076-3
ISBN for electronic version:978-91-7760-077-0
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:L Animal production > L10 Animal genetics and breeding
L Animal production > L73 Animal diseases
X Agricola extesions > X30 Life sciences
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 102 Computer and Information Science > 10203 Bioinformatics (Computational Biology) (applications to be 10610)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 402 Animal and Dairy Science > Animal and Dairy Science.
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 404 Agricultural Biotechnology > Genetics and Breeding
Agrovoc terms:genomes, heretability, domestic animals
Keywords:whole genome re-sequencing, trio sequencing, dog, hereditary footpad hyperkeratosis, horse, MHC, annotation, gene families, unequal crossing-over, transposable elements
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4411
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4411
ID Code:14623
Faculty:VH - Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science
Department:(VH) > Dept. of Animal Breeding and Genetics
External funders:Stiftelsen Hästforskning
Deposited By: Agnese Viluma
Deposited On:16 Oct 2017 10:32
Metadata Last Modified:18 Oct 2017 05:43

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits