Detection of genomic rearrangements from targeted resequencing data in Parkinson's disease patients

Abstract

The analysis of coverage depth in next-generation sequencing data allows the detection of gene dose alterations. We explore the frequency of such structural events in a Spanish cohort of sporadic PD cases. Gene dose alterations were detected with the eXome-Hidden Markov Model (XHMM) software from depth of coverage in resequencing data available for 38 Mendelian and other risk PD loci in 394 individuals (249 cases and 145 controls) and subsequently validated by quantitative PCR. We identified 10 PD patients with exon dosage alterations in PARK2, GBA-GBAP1, and DJ1. Additional functional variants, including 2 novel nonsense mutations (p.Arg1552Ter in LRRK2 and p.Trp90Ter in PINK1), were confirmed by Sanger sequencing. This combined approach disclosed the genetic cause of 12 PD cases. Gene dose alterations related to PD can be correctly identified from targeting resequencing data. This approach substantially improves the detection rate of cases with causal genetic alterations.

El análisis de la profundidad de cobertura en los datos de secuenciación de próxima generación permite la detección de alteraciones de la dosis de genes. Exploramos la frecuencia de dichos eventos estructurales en una cohorte española de casos de Parkinson esporádicos. Se detectaron alteraciones de la dosis genética con el software eXome-Hidden Markov Model (XHMM) a partir de la profundidad de cobertura en datos de resecuenciación disponibles para 38 mendelianos y otros loci de Parkison de riesgo en 394 individuos (249 casos y 145 controles) y posteriormente validados por PCR cuantitativa. Identificamos 10 pacientes de Parkinson con alteraciones de la dosis de exón en PARK2, GBA-GBAP1 y DJ1. Las variantes funcionales adicionales, que incluyen 2 nuevas mutaciones sin sentido (p.Arg1552Ter en LRRK2 y p.Trp90Ter en PINK1), se confirmaron por secuenciación de Sanger. Este enfoque combinado reveló la causa genética de 12 casos de Parkinson. Las alteraciones de la dosis génica relacionadas con el Parkinson pueden identificarse correctamente a partir de los datos de resecuenciación dirigida. Este enfoque mejora sustancialmente la tasa de detección de casos con alteraciones genéticas causales.

L'anàlisi de la profunditat de cobertura en les dades de seqüenciació de pròxima generació permet la detecció d'alteracions de la dosi de gens. Explorem la freqüència d'aquests esdeveniments estructurals en una cohort espanyola de casos de Parkinson esporàdics. Es van detectar alteracions de la dosi genètica amb el programari eXome-Hidden Markov Model (XHMM) a partir de la profunditat de cobertura en dades de reseqüenciació disponibles per 38 mendelians i altres loci de Parkison de risc en 394 individus (249 casos i 145 controls) i posteriorment validats per PCR quantitativa. Identifiquem 10 pacients de Parkinson amb alteracions de la dosi d'exó en PARK2, GBA-GBAP1 i DJ1. Les variants funcionals addicionals, que inclouen 2 noves mutacions sense sentit (p.Arg1552Ter en LRRK2 i p.Trp90Ter en PINK1), es van confirmar per seqüenciació de Sanger. Aquest enfocament combinat va revelar la causa genètica de 12 casos de Parkinson. Les alteracions de la dosi gènica relacionades amb el Parkinson es poden identificar correctament a partir de les dades de reseqüenciació dirigida. Aquest enfocament millora substancialment la taxa de detecció de casos amb alteracions genètiques causals.