Gene copy number variants


Gene copy number variants

Copy number variation (kurz CNV, deutsch Kopienzahlvariation) bezeichnet eine Form struktureller Variation des Erbguts (kurz SV, englisch structural variation), die Abweichungen der Anzahl der Kopien eines bestimmten DNA-Abschnittes innerhalb eines Genoms erzeugt. Ca. 30.000 Copy Number Variants (CNVs) sind beim Menschen bekannt[1][2]. Man nahm bis vor kurzem an, dass Gene im Genom in der Regel in zwei Kopien vorliegen (je eine Kopie pro Chromosomensatz). Jedoch zeigen einige Gene eine Variation der Genkopienzahl zwischen verschiedenen Individuen. So kann ein Gen in nur einer Kopienzahl vorliegen (Gendeletion) oder in mehr als drei oder vier Kopien (Genduplikation). Gene können auch vollständig fehlen (homozygote Gendeletion). Ähnlich wie mit Single-Nucleotide-Polymorphismen (oder SNPs) lassen sich auch aufgrund des Vorkommens bzw. Fehlens von CNVs Individuen voneinander eindeutig unterscheiden. CNVs können Auswirkungen auf die Prädisposition für bestimmten Erkrankungen haben. Verglichen mit SNPs erzeugen CNVs eine größere Anzahl von Erbgut-Unterschieden zwischen Personen, wenn man die Anzahl der durch CNVs betroffenen DNA-Bausteine (Nukleotide) zu Grunde legt[1][3].

Zur CNV-Identifizierung im Genome werden sowohl auf Mikroarrays basierende Techniken[3][4] als auch die DNA-Sequenzierung, insbesondere Methoden des "Second Generation Sequencing" verwendet. Eine Analyse von Daten einer Pilotstudie des 1000-Genome-Projektes ermöglichte die Identifizierung von 28.000 CNVs in den Genomen von 185 Individuen mit vier verschieden DNA-Sequenz basierten Analysemethoden[2]. Diese vier Methoden umfassen die Endpaar-Sequenzierung und deren bioinformatische Analyse (paired-end mapping)[5][6] , die direkte Alinierung von DNA-Sequenzen über die Endstellen (oder "Bruchpunkte") von CNVs (split-read analysis)[7][8], die Sequenztiefenanalyse (read-depth analysis)[9][10] und die Verwendung von bioinformatischen Methoden zur Sequenz-Assemblierung (sequence assembly).

Einzelnachweise

  1. a b Conrad, D.F. et al. (2010). Origins and functional impact of copy number variation in the human genome. In: Nature. Bd. 464, S. 704-712. PMID 19812545
  2. a b Mills, R.E. et al. (2011). Mapping copy number variation by population-scale genome sequencing. In: Nature. Bd. 470, S. 59-65. PMID 21293372
  3. a b Redon, R. et al. (2006). Global variation in copy number in the human genome In: Nature. Bd. 444, S. 444-454. PMID 17122850
  4. McCarroll, D.F. et al. (2008). Integrated detection and population-genetic analysis of SNPs and copy number variation. In: Nat Genet. Bd. 40, S. 66-74. PMID 18776908
  5. Korbel, J.O. et al. (2007). Paired-end mapping reveals extensive structural variation in the human genome. In: Science. Bd. 318, S. 420-426. PMID 17901297
  6. Kidd, J.M. et al. (2008). Mapping and sequencing of structural variation from eight human genomes.. In: Nature. Bd. 453, S. 56-64. PMID 18451855
  7. Ye, K. et al. (2009): Pindel: a pattern growth approach to detect break points of large deletions and medium sized insertions from paired-end short reads. In: Bioinformatics. Bd. 25, S. 2865-2871. PMID 19561018
  8. Lam, H.Y. et al. (2010): Nucleotide-resolution analysis of structural variants using BreakSeq and a breakpoint library. In: Nat Biotechnol. Bd. 28, S. 47-55. PMID 20037582.
  9. Yoon, S. (2009): Sensitive and accurate detection of copy number variants using read depth of coverage. In: Genome Res. Bd. 19, S. 1586-1592. PMID 19657104
  10. Alkan, C. (2009): Personalized copy number and segmental duplication maps using next-generation sequencing. In: Nat Genet. Bd. 41, S. 1061-1067. PMID 19718026

Weblinks


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