Genomes comparisons through immune related genes in mammalian species

Abstract

Dideoxy sequencing method developed by Sanger was the first sequencing method coming into existence shortly after the report of the DNA structure by Watson and Crick in 1953. DNA sequencing opened up a whole new world in Genomics research and soon whole genomes started to be sequenced. Among other subjects, comparative evolutionary studies, phylogenetic analyses, mutation frequency assessments, can now be known from such genomic data. For this purpose, researchers’ interest relies on having lower cost but highly reliable methods. Currently, there are three generations of sequencing technologies. Here, we considered two different groups of technologies such as PacBio and older methods (like Illumina and Bac-by-Bac) and used fifty three immune-related genes to assess the best quality of sequencing technologies on eight mammalian genomes (two for human Homo sapiens − RBJD01 and DAAB01, two for domestic cat Felis catus − AANG04 and ACBE01, two for two for greater horseshoe bat Rhinolophus ferrumequinum − RXPC01 and AWHA01 and two for platypus Ornythorinchus anatinus − RZJT01 and AAPN01) and an extra genome of the Canadian lynx Lynx canadensis for comparability purposes. The election of the immune related genes relied on the importance of this system, since its function is to protect organisms from external agents which would be seriously threatening in the absence or malfunction of the previously mentioned system. Moreover, immune related genes are often components of large gene-families and show increased levels of genetic variation, which could complicate their proper identification depending on the quality of the genome sequencing. Quality parameters like number of fragments, integrity of gene and number of artifacts were assessed when screening the selected markers. Although the number of artifacts were not conclusive considering they were underrepresented, the number fragments is lower in NOD-like receptors and Toll-like receptors genes and the integrity is higher in Interferon receptors genes, C-type Lectin receptors genes, NOD-like receptors genes (sub family P included) and Toll-like receptors genes for the genomes of Homo sapiens,Felis catus, Ornythorinchus anatinus and Rhinolophus ferrumequinum sequenced with newly methods. We conclude that PacBio sequenced genomes showed higher contiguity and better quality overall than the ones sequenced with the older methods.

O método de sequenciação Dideoxy desenvolvido por Sanger foi o primeiro método de sequenciação que existiu, aparecendo pouco depois da estrutura de DNA ser reportada por Watson e Crick em 1953. A sequenciação de DNA deu origem a novas oportunidades na investigação Genómica e rapidamente genomas completos começarem a ser sequenciados. Entre outras disciplinas, estudos de comparação evolutiva, análises filogenéticas, avaliação da frequência de mutações podem ser obtidos através de dados genómicos. Para este propósito, é do interesse do investigador fazer uso de métodos de baixo custo, mas fidedignos. Aqui, consideramos dois grupos diferentes de tecnologias, como PacBio e métodos antigos (como Illumina e Bac-by-Bac), e usámos cinquenta e três genes relacionados com o sistema imunológico para avaliar a qualidade das tecnologias de sequenciamento em oito genomas de mamíferos (dois de humano Homo sapiens − RBJD01 e DAAB01, dois de gato doméstico Felis catus − AANG04 e ACBE01, dois de morcego-de-ferradura-grande Rhinolophus ferrumequinum − RXPC01 e AWHA01 e dois de Ornitorrinco Ornythorinchus anatinus − RZJT01 e AAPN01) e um genoma extra de lince canadense Lynx canadensis com a finalidade de métrica de comparação. A eleição dos genes do sistema imunológico baseou-se na importância desse sistema, uma vez que sua função é proteger os organismos de agentes externos que seriam seriamente ameaçadores na ausência ou mau funcionamento do sistema mencionado anteriormente. Ainda, genes relacionados com o sistema imunológico são frequentemente membros de famílias de genes extensos e mostram grandes níveis de variação genética, o que pode complicar sua identificação adequada, dependendo da qualidade da sequenciação do genoma. Parâmetros de qualidade como número de fragmentos, integridade do gene e número de artefatos foram avaliados ao analisar os marcadores selecionados. Embora o número de artefatos não tenha sido conclusivo, o número de fragmentos é menor em genes das famílias NOD-like receptors e Toll-like receptors e a integridade é maior em genes das famílias Interferon receptors, C-type Lectin receptors, NOD-like receptors (subfamília P incluída) e Toll-like receptors para os genomas de Homo sapiens, Felis catus, Ornythorinchus anatinus e Rhinolophus ferrumequinum sequenciados com o método mais recente. Concluímos que os genomas sequenciados com PacBio apresentaram maior contiguidade e melhor qualidade no geral do que os sequenciados com os métodos mais antigos.