Принципиально важно отметить, что LoF-нетерпимые гены включают в себя практически все известные тяжелые гаплоинфекционные гены болезней человека (Рис.1). 3b), но что 72% LoF-нетерпимых генов еще не были назначены фенотипу заболевания человека, несмотря на явные доказательства крайнего избирательного ограничения (дополнительная таблица 13). Мы отмечаем, что это крайнее ограничение не обязательно отражает смертельное заболевание или статус гена болезни (например, BRCA1 имеет pLI 0), но, вероятно, указывает на гены, в которых гетерозиготная потеря функции придает некоторую нетривиальную выживаемость или репродуктивный недостаток.
Наиболее сильно ограниченные гены missense (top 25% missense Z scores) и PTV (pLI ≥ 0,9) демонстрируют более высокие уровни экспрессии и более широкую экспрессию в ткани, чем наименее ограниченные гены 20 (Рис.2). 3c). Эти наиболее сильно ограниченные гены также истощены для экспрессии количественных локусов признаков (eQTLs) (P < 10 -9 для missense и PTV; Рис.2). 3d), но обогащены внутри геном-общезначимые признак-ассоциированные локусы (тест χ 2, P < 10 -14, рис. 3e). Следует ожидать, что гены, не переносящие вариации PTV, будут чувствительны к дозировке, поскольку в таких генах естественный отбор не допускает 50% - ного дефицита экспрессии из-за потери одного аллеля. Таким образом, неудивительно, что эти гены также истощены общими генетическими вариантами, которые имеют достаточно большое влияние на экспрессию, чтобы быть обнаруженными как eQTLs с текущими ограниченными размерами выборки. Однако более мелкие изменения в экспрессии этих генов, обусловленные более слабыми eQTLs или функциональными вариантами, с большей вероятностью будут способствовать формированию медицинских релевантных фенотипов.
Наконец, мы исследовали, как эти метрики ограничений будут стратифицировать мутационные классы в соответствии с их частотным спектром, скорректированным на изменчивость, как и в предыдущем разделе (Рис.2). 3f). Эффект был наиболее драматичен при рассмотрении бессмысленных вариантов в наборе генов, нетерпимых к LoF. Для вариантов missense, то missense Z score предлагает информацию, ортогональную к классификациям Polyphen2 и CADD, которые являются мерами, предсказывающими вероятную делетерность вариантов, указывая, что меры ограничения на уровне генов предлагают дополнительную информацию к метрикам уровня вариантов при оценке потенциальной патогенности.
ExAC улучшает вариантную интерпретацию при редких заболеваниях
Мы оценили значение ExAC в качестве эталонного набора данных для подходов к клиническому секвенированию,которые обычно определяют приоритет или фильтруют потенциально опасные варианты на основе функциональных последствий и частоты аллелей 6. Фильтрация по ExAC уменьшила число вариантов, изменяющих белок-кандидат, в семь раз по сравнению с набором данных ESP и была наиболее мощной, когда использовалась самая высокая частота аллеля в любой популяции ("popmax"), а не средняя ("глобальная") частота аллеля (Рис.2). 4a). ESP не очень хорошо работает для фильтрации с частотой 0,1% аллелей без удаления многих действительно редких вариантов, поскольку оценки частоты аллелей, основанные на низких подсчетах аллелей, являются как смещенными вверх, так и неточными (Рис.2). 4b). Таким образом, мы ожидаем, что ExAC обеспечит очень существенный рост мощности и точности фильтрации вариантов в проектах болезни Менделя.
Рисунок 4: фильтрация для обнаружения Менделевского варианта.
а, предсказанные варианты миссенса и усечения белка у 500 случайно выбранных особей ExAC фильтровались на основе информации о частоте аллелей (AF) от ESP или от остальных особей ExAC. При 0,1% частотном фильтре аллелей ExAC обеспечивает большую мощность для удаления вариантов-кандидатов, оставляя в среднем 154 варианта для анализа, по сравнению с 1090 после фильтрации против ESP. Частота аллелей Popmax также обеспечивает большую мощность, чем глобальная частота аллелей, особенно когда популяции распределены неравномерно. b, Оценки частоты аллелей у европейцев, основанные на ESP, более точны при более высоких частотах аллелей. Выборочная дисперсия и установочное смещение делают оценки частоты аллелей ненадежными, что создает проблемы для фильтрации Менделевского варианта. 69% европейских синглетов ESP не наблюдаются во второй раз в ExAC (высокий бар слева), что иллюстрирует опасность фильтрации по очень низким подсчетам аллелей. c, Частотный спектр аллелей вариантов, вызывающих заболевание, в базе данных мутаций генов человека (HGMD) и / или патогенных или вероятных патогенных вариантов в ClinVar для хорошо охарактеризованных аутосомно-доминантных и аутосомно-рецессивных генов болезни 28. Большинство из них не обнаружены в Эксс; однако многие из предположительно патогенных вариантов, обнаруженных в Эксс, имеют слишком высокую частоту, чтобы быть совместимыми с распространенностью и пенетрантностью заболевания. d, Обзор литературы по вариантам с > 1% глобальной частотой аллелей или > > 1% латиноамериканской или южноазиатской популяционной частотой аллелей подтвердил, что для большинства из этих вариантов недостаточно доказательств патогенности. Варианты были реклассифицированы Американским колледжем медицинской генетики и геномики (ACMG) директивы 24.
слайд PowerPoint