Sequenciamento de nova geração dos pontos de quebra do DNA para investigação dos mecanismos de formação em rearranjos genômicos

• Main Author: Novo Filho, Gil Monteiro
• Other Authors: Kim, Chong Ae
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2019
• Subjects: Análise de sequência de DNA; Chromosome breakpoints; Gene rearrangement; Genomic structural variation; High-throughput nucleotide sequencing; Pontos de quebra do cromossomo; Rearranjo gênico; Sequence analysis DNA; Sequenciamento de nucleotídeos em larga escala; Variação estrutural do genoma
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5144/tde-07052019-105038/

Rearranjos genômicos são alterações estruturais na molécula de DNA e podem ser a causa de inúmeras doenças genéticas. O mecanismo gerador dessas alterações é bem variável. Ele pode ser recorrente, por intermédio de low copy repeats (LCRs), resultando num rearranjo causado por recombinação homóloga não-alélica (NAHR), ou não recorrente, ou seja, sem intermédio de um hotspot. Dentre os mecanismo não recorrentes temos: a junção das extremidades não-homólogas (NHEJ - non-homologous end joining) e a junção mediada por micro-homologia (MMEJ - microhomology-mediated end joining), a replicação em série por deslizamento (SRS), a SRS induzida por quebra (BISRS), a replicação induzida pela quebra de DNA por homologia (MMBIR - microhomology-mediated break induced replication), o enrolamento da forquilha de replicação e mudança de molde de DNA (FoSTeS - fork stalling and template switching). A análise dos pontos de quebra dos rearranjos genômicos pode fornecer informações importantes para uma maior compreensão da arquitetura genômica e seu papel na geração das anormalidades estruturais. O objetivo deste trabalho foi sequenciar os pontos de quebra genômicos a fim de identificar o mecanismo formador das alterações encontradas. Para isso, investigamos o panorama estrutural de 10 pacientes por sequenciamento por meio de linked reads (10X Genomics) e sequenciamos os pontos de quebra previamente identificados por array CytoSNP-12 (Illumina) de 12 pacientes com rearranjos genômicos estruturais por utilizando a captura por Nextera Rapid Capture (Illumina). A investigação por linked reads revelou rearranjos estruturais em 5 pacientes, destacando translocações encontradas em dois pacientes, impossíveis de serem detectadas por metodologias de sequenciamento que não envolva long reads. Foi possível sugerir os mecanismos causadores dessas alterações como NHEJ. O sequenciamento após a captura por Nextera foi capaz de identificar elementos que permitiram definir o mecanismo em três pacientes (NAHR E FoSTeS/MMBIR) e sugerir em mais dois pacientes (NHEJ). Com a estratégia utilizada foi possível sequenciar pontos de quebra por meio do flanqueamento das regiões identificadas por array, identificar os elementos genômicos presentes nos pontos de quebra e os mecanismos formadores dessas alterações === Genomic rearrangements are structural changes in the DNA molecule and can be the cause of numerous genetic diseases. The mechanisms that generate these alterations can occur in different ways. It can be recurrent, mediated by low copy repeats (LCRs), resulting in a rearrangement cause by non-alellic homologue recombination (NAHR), or non-recurrent, without a hotspot. Among non-recurrent mechanisms there are: non-homologous end joining (NHEJ), microhomology-mediated end joining (MMEJ), serial replication slippage (SRS), break-induced serial replication slippage (BISRS), microhomology-mediated break induced replication (MMBIR) and fork stalling and template switching (FoSTeS). Analysis of the breakpoints of genomic rearrangements may provide important information for a better understanding of genomic architecture and its role in generating structural abnormalities. The aim of this work was to sequence the genomic breakpoints in order to identify the mechanism that formed the alterations found. To do this, we investigated the genomic structure of 10 patients by linked reads (10X Genomics) sequencing and sequenced the breakpoints previously identified by Illumina CytoSNP-12 array of 12 patients with structural genomic imbalances by using Nextera Rapid Capture (Illumina). The research by linked reads revealed structural rearrangements in 5 patients, highlighting translocations found in two patients, impossible to be detected by sequencing methodologies that did not involve long reads. It was possible to suggest the mechanisms causing these changes as NHEJ. The sequencing after capture by Nextera was able to identify elements that allowed us to determine the formation mechanism in three patients (NAHR and FoSTeS / MMBIR) and to suggest in two patients (NHEJ). With the approach employed here, it was possible to sequencing breakpoints by flanking the regions identified by array, identifying the genomic elements present at breakpoints and the formation mechanisms of the alterations