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Confident identifications with a complete view of variation

2021-05-26 13:21:51

PacBio의 highly accurate long-read sequencing (HiFi)을 활용하여
고해상도로 미생물의 게놈을 분석할 수 있습니다.




FOCUS IN, DISCOVER MORE

완전하고 균일한 커버리지를 유지하면서 genome의 특정 영역에 초점을 맞춰 미생물 변이를 정확하게 매핑합니다.  매우 정확하고 충분히 긴 길이의 PacBio HiFi read를 활용하면 구조 변이, 희귀 SNP, Indel, 카피 수 변이, microsatellites, haplotype 및 phased allele 등을 포함한 모든 변이 유형을 감지할 수 있습니다.


Confident identifications with a complete view of variation

Polymorphism 은 genome 또는 mobile element내에서 구조 변이의 형태를 취할 수 있으며 명확하게 정의되어야 가장 확실하고 정확한 결론에 도달할 수 있습니다.  SMRT (Single Molecule, Real-Time) 시퀀싱은 genome  내에서 특정 관심 영역 내의 구조 변이를 명확하게 분석하는 데 필요한 read 길이를 제공합니다. 또한, SMRT Sequencing을 사용하면 16S rRNA species-level identification 등 복잡한 미생물 집단의 개별 구성 요소를 구별하고 완전한 플라스미드 또는 바이러스 유사종을 확인할 수 있습니다.

PacBio 의 SMRT sequencing technology를 다양한 microbial research의 연구에 적용하실 수 있습니다.

   • Resolve complex populations in viral or metagenomic samples
   • Map order and orientation of multiply-inserted phage elements
   • Target regions in host organisms to study viral integration and integration sites
   • Phase variations across targeted regions
   • Perform multiplexed multi-locus sequence typing (MLST)




Spotlight: Long reads elucidate HIV envelope variants susceptible to antibody targeting
Caskey, M. et al., (2017) Nature Medicine
DOI : 10.1038/nm.4268


Targeted  SMRT 시퀀싱을 사용하여 기존 HIV envelope  변이가 항체에 대한 내성을 갖게 할 수 있는지 확인했습니다.



 

 

Marta G, et.al (2019) Plant Biotechnology
DOI : 10.1111/pbi.13230

Potato virus Y (PVY) 는 해마다 전세계적으로 막대한 손해를 끼치는 감자의 주된 병원균입니다. 야생근연종 S. stoloniferum에서 유래한 Rysto는 PVY에 저항성 높아 감자 육종프로그램에 사용되는 가치 있는 특성 중에 하나입니다. Rysto 는 감자 염색체 XII 영역에 매핑되었지만 특정 유전자는 현재까지 확인되지 않았습니다.

Resistance gene enrichment sequecning (RenSeq) 및 PacBio SMRT (single-molecule real-time sequencing)를 사용하여 Rysto를 분리하였고 Rysto 에 기반한 저항성은 온도에 영향을 받징낳고  EDS1 및 NRG1 단백질이 필요함을 확인하였습니다. Rysto 는 감자 및 기타 유사 작물의 PVY 내성 품종을 만드는 데 유용 할 수 있습니다.






Duffy, C.W.,  et al. (2018) Scientific Reports .

DOI : 10.1038/s41598-018-34078-3


말라리아 기생충 Plasmodium falciparum은 전세계에 걸쳐 인간 및 모기 개체군과 약물 치료 및 기타 말라리아를 통제하기 위한 조치 등을 다양한 환경에 대응하여 진화했습니다.   아프리카 대부분의 지역에서 매년 약 50 만 명이 이 종으로 인하여 사망하고 있으므로 이 종을 이해하는 것이  매우 중요합니다.
PacBio long read sequencing으로 6 개의 P. falciparum 샘플로부터 3D7 type - 빨간색으로 표시된 1.5kb deletion, Dd2 type유형 (파란색으로 표시된  1kb deletion ), 두 개의 대립 유전자 deletion block을 확인하였습니다. 매우 근접한  관련 종 P. reichenowi에서  PacBio 시퀀싱으로 두개의 insert block이 존재함을 확인함으로써 이는 이 두 종이 분리된 이후에 deletion이 발생했음을 나타냅니다.

 

1.5 kb 및 1.0 kb sequence deletion을 가진 주요 구조적 이형성을 확인하였으며, 지역에 따라 다른 빈도를 가지고

있음을 확인하였습니다. 

 

 

 

 

Sumudu R S. et. Al (2018) BMC genomics
DOI: 10.1186/s12864-018-5271-z

리슈만편모충증 (leishmaniasis) 는 기생충, 숙주와 벡터의 상호작용에 따라 다양한 임상 phenotype이 결정되는  열대 기생충 질환입니다.  분자 생물학의 발전과 해당 genome의 reference가 발표되는 등 최근 몇년간 진전이 있었지만, 기생충의 종류와 clinical phenotype간의 연관관계는 아직 잘 밝혀져 있지 않았습니다. 

 

 

Scientists at NAIAD used HiFi Sequencing to track the emergence of SARS-CoV-2 variants during infection 

 

Sung H. Ko, et. al. (2021) Plos Pathogens


매우 정확하고 충분한 길이를 가진 HIFI Read로 복잡한 Virusminor variants 들도 Detection 할 수 있습니다. 특히, haplotypes mutation이 중화항체가 Target 하는 Spike 영역에서 일어 나기 때문에 immune evasion(회피)을 일으킬 수 있는데, 이것을 기록하여 바이러스(COVID-19)와 우리 면역 체계 간의 상호 작용을 지속적으로 이해 하는데 중요한 도구로 PacBio를 선택 하였습니다.





HiFi Reads Offer the Benefits of Short Reads and Long Reads in One Easy-to-Use Technology

 

HiFi read는 모든 변이 유형을 감지할 수 있는 높은 정확도 (> 99.9 %)와 가장 복잡한 유전체와 전체 전사체를 assemble하는데 필요한 충분히 긴 길이(최대 25kb)를 제공합니다.