수백 개 뇌 샘플의 장독립 시퀀싱을 통해 유전자 발현 및 메틸화에 미치는 구조 변이의 영향 규명

Long-read sequencing of hundreds of diverse brains provides insight into the impact of structural variation on gene expression and DNA methylation

구조 변이(SV)와 뇌 유전자 발현의 관계

구조 변이(SVs)는 인간 뇌에서 유전자 발현에 영향을 미치며 다양한 신경학적 질환의 원인이 될 수 있습니다. 그러나 대부분의 기존 연구는 short-read 기반 시퀀싱으로 수행되어 SV의 절반 이상을 놓치는 한계가 있습니다. 이번 연구에서는 Oxford Nanopore의 전장 유전체 시퀀싱 기술과 새롭게 확장 가능한 실험·분석 파이프라인을 활용해, 뇌 조직에서 발생하는 복잡한 구조 변이를 대규모로 탐지했습니다.

 

연구 개요 및 주요 성과

• 사용한 샘플: NABEC(유럽계) 및 HBCC(아프리카계 또는 혼혈)의 정상 뇌 샘플 총 351개
• 시퀀싱 플랫폼: Oxford Nanopore, 평균 커버리지 ~40x, 중앙값 N50: 27 Kbp
• 주요 결과:
  • 약 234,905개의 구조 변이 탐지
  • 전체 단백질 코딩 유전자의 95% 이상을 포함하는 locally phased assembly 생성
  • QTL 분석을 통해 특정 SV가 전두엽 피질 유전자 발현에 미치는 영향 확인
  • 수백만 개 CpG 영역에서 Haplotype 기반 메틸화 시그니처 파악
  • 이 데이터를 바탕으로 cis-acting SV도 규명

결론

이번 연구는 대규모 장독립 시퀀싱(LRS)을 통해 뇌에서의 복잡한 조절 메커니즘을 규명할 수 있음을 보여줍니다. 기존 short-read 접근법으로는 접근이 어려웠던 영역을 LRS 기반으로 상세히 분석함으로써, 인간 뇌 유전 변이의 생물학적 영향을 이해하는 데 중요한 전환점을 마련했습니다.

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