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

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.