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La combinaison de cartographie de signatures de sélection, de re-séquençage de génomes et d'analyses d'expression révèle PARK2 et JAG2 comme nouveaux genes candidats régulant l'adiposité
Archive ouverte
Edité par CCSD ; ITAVI - Institut Technique de l'Aviculture -
Very few causal genes have been identified by quantitative trait loci (QTLs) mapping because of the large size ofQTLs, and most of them were identified thanks to functional links already known with the targeted phenotype.Here we propose to combine selection signature detection, SNP annotation, and expression analyses to identifycausal genes underlying QTLs. As a model, we chose experimental chicken lines divergently selected for onlyone trait, the abdominal fat weight, in which several QTLs were previously mapped. Using a new haplotypebasedstatistics exploiting the very high SNP density generated through whole genome re-sequencing, we found129 significant selective sweeps. Most of the QTLs co-localized with at least one sweep, which markedlynarrowed candidate region size. Some of those sweeps contained only one gene, therefore making them strongpositional causal candidates with no presupposed function. We then focused on two of these QTLs/sweeps. Theabsence of non-synonymous SNP in their coding regions strongly suggests the existence of causal mutationsacting in cis on their expression, confirmed for one of both. Additional expression analyses on those two genesin the divergent chicken lines and in genetically diverse mice contrasted for adiposity confirm their link with thisphenotype. This study shows for the first time the interest of using selective sweeps combined with SNPs andexpression analyses in divergent lines selected for a specific trait for identifying causative genes and highlightstwo genes, JAG2 and PARK2, as new potential negative and positive key regulators of adiposity in chicken andmice. . Très peu de gènes responsables de la variation de caractères quantitatifs ont été identifiés par les méthodes decartographie de QTLs (Quantitative Trait Loci) en raison de la grande taille de ces régions. La plupart des gènesidentifiés jusqu’alors l’ont été en raison d'un lien fonctionnel déjà connu avec le phénotype ciblé. Cette étudepropose de combiner des approches de détection de QTLs et de signatures de sélection, d’annotation de SNPs, etd’analyses d'expression pour faciliter l’identification des gènes causaux sous-jacents aux régions QTLs.L’étude a été menée sur des lignées expérimentales de poulets sélectionnées de façon divergente pour un seulcaractère complexe, le poids de gras abdominal, et pour lesquelles plusieurs QTLs ont déjà été cartographiés. Enutilisant une nouvelle approche statistique exploitant des densités très élevées de SNPs et basée sur lesfréquences haplotypiques, nous avons identifié 129 signatures de sélection. La plupart des QTLs co-localisentavec au moins une signature de sélection ; cette co-localisation réduit alors considérablement la taille de cesrégions QTLs. Certaines de ces régions ne contiennent plus qu’un seul gène, faisant de ces derniers de sérieuxcandidats sans aucun a priori fonctionnel. Nous nous sommes ensuite focalisés sur deux de ces régions QTLsparticulièrement réduites en taille. L'absence de SNP non-synonyme dans les régions codantes suggère fortementl'existence de mutations causales agissant en cis sur l’expression des gènes associés à ces régions. L’analyse del'expression de ces gènes dans les lignées divergentes de poulets mais aussi dans des modèles murinsgénétiquement contrastés pour l’adiposité confirme leur liaison avec le phénotype d’intérêt. Cette étude montrepour la première fois l'intérêt de combiner des approches basées sur la détection de traces de sélection,l’annotation de SNPs et l’analyse d'expression dans des lignées divergentes sélectionnées pour un caractèrespécifique et met en évidence deux nouveaux gènes JAG2 et PARK2 comme de potentiels régulateurs clés,négatif et positif respectivement, de l'adiposité chez le poulet et la souris.
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