Mechanisms and consequences of sequence context-dependency of human mutation rate
人类突变率序列上下文依赖性的机制和后果
基本信息
- 批准号:10675033
- 负责人:
- 金额:$ 40.63万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-01 至 2027-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Computing MethodologiesCytosineDataDependenceDiseaseEvolutionGene FrequencyGenerationsGenesGenetic ModelsGenetic VariationGenomeGenomicsGoalsHealthHeritabilityHumanHuman GenomeLesionMachine LearningMalignant NeoplasmsMethodsMethylationMolecularMutationPopulationPopulation GeneticsProcessReproductionResearchSignal TransductionSiteSomatic CellSomatic MutationSourceSpecificityStatistical Data InterpretationTechniquesTissuesTranslatingVariantepigenomicsgenetic variantgenome sequencinggenome-widegenomic datahuman dataimprovedinnovationinsightnovelprogramsrepairedtumortumorigenesis
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
All genetic variation—including that underlying heritable disease, cancer, and human evolution—originate from
mutation. Recent large-scale genome sequencing efforts and innovative statistical analysis have uncovered
substantial variation in mutation rate along the human genome, revealing strong impacts of the mutation type
and flanking sequence. However, the molecular mechanisms of this context-dependency of mutation rate are
poorly understood. In addition, mutation rate variation across genomic sites may bias inferences of selection
signals from genomic data, which in turn hinders the identification and functional study of genes that drive
disease. The goal of our research program is to develop computational methods to draw insights into the
molecular mechanisms as well as functional and evolutionary consequences of context-dependent mutation
rate variation. We will first focus on the hypermutability of CpG sites and take a multifaceted approach to
investigate the lesion formation and repair at methylated cytosines in different regions of the genome, by
utilizing existing genomic and epigenomic data from human populations and other species. Successful
completion of this research will contribute to a mechanistic and quantitative understanding of the mutational
processes at methylated cytosines. Next, we will improve computational methods for inferring selection on
human genes by leveraging the inherent mutation rate variation across genomic sites. We propose to combine
population genetics models and machine learning techniques to integrate the allele frequency, site-specific
mutation rate, and functional information of variants. The application of these newly developed methods to the
ever-growing genomic data will identify genes crucial to human health and reproduction, and improve
estimates of the burden of deleterious variants introduced by new mutations in each generation. Finally, we will
expand our research scope to somatic mutations and leverage the context-dependency of mutation rates to
better understand cancer driver genes. We will evaluate the relative mutability of cancer driver genes under
different mutational processes, and investigate how tissue-specific relative mutability and selective effect
interact during somatic evolution of tumor. By taking an evolutionary perspective of tumorigenesis, this
research promises to shed new light on the tissue-specificity of cancer driver genes. Together, the proposed
research will develop novel computational approaches that translate the rich genomic and epigenomic data
available into insights into mutational mechanisms, as well as selective forces acting on genes and genetic
variants in human populations and somatic cells.
项目概要/摘要
所有遗传变异——包括潜在的遗传性疾病、癌症和人类进化——都起源于
最近的大规模基因组测序工作和创新的统计分析发现了突变。
人类基因组突变率存在巨大差异,揭示了突变类型的强烈影响
然而,这种突变率的上下文依赖性的分子机制是
此外,基因组位点之间的突变率变化可能会导致选择的推论产生偏差。
来自基因组数据的信号,这反过来又阻碍了驱动基因的识别和功能研究
我们研究计划的目标是开发计算方法来深入了解疾病。
背景依赖性突变的分子机制以及功能和进化后果
我们将首先关注 CpG 位点的超可变性,并采取多方面的方法来解决。
研究基因组不同区域甲基化胞嘧啶的损伤形成和修复,
现有的利用人类和其他物种的基因组和表观基因组数据的方法已取得成功。
这项研究的完成将有助于对突变的机制和定量理解
接下来,我们将改进推断选择的计算方法。
我们建议通过利用基因组位点之间固有的突变率变化来结合人类基因。
群体遗传学模型和机器学习技术整合等位基因频率、位点特异性
突变率和变体的功能信息的应用。
不断增长的基因组数据将识别对人类健康和生殖至关重要的基因,并改善
最后,我们将估计每一代新突变引入的有害变异的负担。
将我们的研究范围扩展到体细胞突变,并利用突变率的上下文依赖性来
我们将更好地了解癌症驱动基因。
不同的突变过程,并研究组织特异性相对突变性和选择性效应如何
从肿瘤发生的进化角度来看,这在肿瘤的体细胞进化过程中相互作用。
这项研究有望为癌症驱动基因的组织特异性提供新的线索。
研究将开发新的计算方法来翻译丰富的基因组和表观基因组数据
可深入了解突变机制以及作用于基因和遗传的选择力
人类群体和体细胞的变异。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unveiling recent and ongoing adaptive selection in human populations.
- DOI:10.1371/journal.pbio.3002469
- 发表时间:2024-01
- 期刊:
- 影响因子:9.8
- 作者:
- 通讯作者:
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