亚洲人群的新基因和剪接外显子的发现- 通过分析和验证HapMap其他人群的转录组测序(RNA-seq)数据

转录组测序是基因表达研究的最新技术，它可以发现新的基因转录和新的选择性剪接外显子。同时它也是一个非常好的基因转录的量化工具。最近HapMap CEU和YRI的样本已经进行了转录组测序研究，然而却没有亚洲人数据。本研究的目的是要找出亚洲人的新基因和剪接外显子。（一）我们将利用现有的转录组测序数据集,使用混合线性模型来进行方差分解,确定哪些是高表达和高个体间差异的新基因和剪接外显子。（二）这些新基因和剪接外显子将在亚洲人的HapMap细胞进行实时定量PCR检测，以确定其在亚洲的人群的细胞表达水平。（三）进行关联研究以寻找附近的顺式调控位点。（四）采用体外转染方法验证这些顺式调控位点。本研究将立即填补亚洲人HapMap细胞系没有转录组测序数据的缺口,还会发现新的基因转录和亚洲人的顺式调控位点。这些位点很可能拥有功能性并能影响表型,包括疾病的易感性。

本研究项目通过利用混合线性模型，对CEU和YRI的转录组测序数据集进行统一分析，找出两者共有的个体间差异，进一步确定哪些是高表达和高个体间差异的新基因和剪接外显子。随后，在亚洲人群的LCL样本中找到了100个信号最强的新基因和剪接外显子，确定了它们在CHB和JPT一共88个样本中的细胞表达水平。并进一步利用RT-PCR数据，对有显著差异的基因位点进行关联研究，寻找它们附近的顺式调控位点。 本研究发现HLA-DPB1基因异常junction和正常junction在亚洲CHB和JPT人群有差异表达。其中一些人的HLA-DPB1异常junction的表达值大约是正常junction的表达值的两倍。进一步研究HLA-DPB1基因异常junction周围的SNP位点，发现有几个SNP的基因型与异常junction的表达显著相关，并确定了常见的单体型与正常表达相关。此外，我们还发现SNP（rs2074540）与基因RPLP0的异常junction和正常junction的表达比值显著相关，在这个SNP位点上，携带不同基因型的亚洲人（CHB和JPT）有着三种不同的异常junction和正常junction的表达比值。由于这个SNP的位置与异常junction的剪切位点相近（<200bp)，此SNP对于基因RPLP0的可变剪切方式可能存在一定的影响。 基因对疾病的影响一般都是通过定量该基因表达的蛋白在健康和疾病人群中的不同表达来定义的。之前的大部分研究都是基于RNA-seq测序得到的覆盖到基因的read数来量化基因的表达值。但是同一个基因会有多个转录本，而并非所有的转录本都能够翻译为正常功能性蛋白的剪切异构体（isoform）。并且，目前已经注释的基因组并不是很完善，还有很多没有被注释的新的基因或剪切异构体。这些新的基因或剪切异构体可能对疾病是有不同作用的，如果混合在一起作为一个基因的整体进行研究，极有可能会掩盖一些功能剪切异构体在疾病和正常人群中的表达量的细微差别，误导研究方向。我们此次研究主要是开发新的算法来寻找潜在的新的基因或剪切异构体。并对这些显著表达的新基因或剪切异构体进行PCR实验验证，进一步寻找附近的顺式调控位点。我们的结果表明，存在很多显著表达的新基因或剪切异构体，预示它们对疾病可能存在，而以前可能被忽视的功能性意义。