东西方人群特异性遗传变异对维吾尔族基因表达的影响及eQTL定位研究

Population cohesion is one of the basic phenomena of human evolution, which has an important effect on increasing the genomic complexity and phenotypic diversity within the population. Uyghur is a typical admixed population and many phenotypes are clearly the results of the genetic fusion of Eastern and Western population. However, the molecular level is not clear for the admixture’s influence on the individual traits and population diversity. This project intends to generate the transcriptome and genome data by DNA and RNA sequencing (Illumina HiSeq 2000), perform the expression quantitative trait loci analysis and focus on studying the mechanism of the Eastern and Western specific genetic variants’ regulation on gene expression patterns in Uyghur, further understand the genetic admixture’s influence pattern on the genetic diversity and expression diversity of the admixed population. From a particular point of view, this project will understand the regulatory mechanism of genetic variation on gene expression deeply and help to explore the mechanism of gene flow’s influence on the gene expression patterns in admixed population.

群体间的基因交流是人类进化的基本现象之一，对于增加人群内部的遗传多样性和表型多样性有重要作用。然而，遗传混合在分子层面对个体表型和群体性状多样性的影响机制并不清楚。新疆维吾尔族是一个典型的混合人群，维吾尔族人群的诸多表型很显然是东西方融合的结果。本项目拟借助新一代DNA和RNA测序技术（Illumina HiSeq 2000）产生转录组和基因组数据，定位维吾尔族的基因表达数量性状遗传座位（eQTL），着重考察东西方特异性遗传变异对维吾尔族基因表达水平的影响程度和机制，进一步解析遗传混合影响混合人群遗传多样性和表达多样性的调控模式。本项目的开展，从一个特别的角度，研究遗传变异对基因表达的调控模式，同时有助于探索基因交流对混合人群基因表达水平的影响机制。

在本课题的研究中，我们选取新疆维吾尔族混合人群为研究模型，维族人群是东西方混合人群，其代表性祖先人群是东亚和欧洲人群，其表型多样性和遗传多样性都高于其祖先人群。我们发现，在转录组多个水平上（基因表达，选择性剪接，等位基因特异性表达），相比于两个祖先人群，维族人群都呈现出更高程度的变异模式。进一步的，我们识别出调控基因表达，选择性剪接变异，等位基因特异性表达的遗传位点，刻画出它们的群体遗传学特征，并进一步发现祖先遗传差异调控维族人群与汉族人群的表达差异，遗传变异对基因表达，等位基因特异性表达呈现出不同的调控模式。我们着重研究了维族人群的等位基因表达变异，与祖先人群相比，发现约有60%的等位基因表达都是新出现的（novel）。.进一步的，我们提出了三种遗传混合调控基因表达的模型：混合人群特有的遗传调控位点（两个祖先都没有或者只有一个祖先有）；混合人群遗传了祖先的遗传调控，但是呈现出不同程度的变异模式；祖先特异性的遗传位点在混合人群中体现出显著的交互作用模式（上位效应）。并且，在此基础上，我们研究了混合人群的表达与一些表型的关联模式，我们整合出了一套分析人群等位基因特异性表达，及其与表型关联模式研究的计算流程，可以供其他研究者使用。