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Minimac3와 Beagle 프로그램을 이용한 한우 770K chip 데이터에서 차세대 염기서열분석 데이터로의 결측치 대치의 정확도 분석
안나래(Na-Rae An),손주환(Ju-Hwan Son),박종은(Jong-Eun Park),채한화(Han-Ha Chai),장길원(Gul-Won Jang),임다정(Dajeong Lim) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.11
DNA 염기서열의 발전과 많은 단일염기서열변이 정보(Single Nucleotide polymorphism, SNP)의 발굴은 유전분석을 가능하게 만들었다. 단일염기서열변이 정보가 사람의 유전체뿐만 아니라 가축의 유전체에서도 이용할 수 있게 됨에 따라서 SNP 칩 마커를 통해 유전자형의 분석이 가능하게 되었다. 여러 유전자형 대치프로그램 중에서도 Minimac3 소프트웨어는 비교적 정확성이 높고, 계산의 효율성을 위해 분석을 단순화하여 유전자형의 결측치 대치 분석 시간을 단축시킨다. 따라서 본 연구에서는 Minimac3 프로그램을 사용하여 한우 1,226두 770K SNP 칩데이터와 311두 차세대 염기서열분석 데이터를 이용하여 유전자형 결측치 대치를 실행해 보았다. 그 결과 염색체별 정확도는 약 94~96%의 정확도를 나타냈으며, 개체별 정확도는 약 92~98%의 정확도를 나타냈다. 유전자형의 결측치 대치의 완료 후, R Square (R²) 값이 0.4 이상인 SNP는 총 SNP의 약 91%였다. R2 값이 0.6 이상인 SNP는 84%였으며, R² 값이 0.8 이상인 SNP는 70%였다. 대립유전자형빈도 차이를 기준으로 (0, 0.025), (0.025, 0.05), (0.05, 0.1), (0.1, 0.2), (0.2, 0.3), (0.3, 0.4), (0.4, 0.5)의 7구간에 해당하는 R2 값은 64~88%였다. 결측치 대치의 총 분석 시간은 약 12시간이 걸렸다. 추후의 유전체 데이터 세트의 크기와 복잡성이 증가하는 SNP 칩 연구에서 Minimac3를 사용한 유전체 결측치 대치법은 한우의 판별에 있어서 칩 데이터의 신뢰도를 향상 시킬 수 있을 것으로 본다. Whole genome analysis have been made possible with the development of DNA sequencing technologies and discovery of many single nucleotide polymorphisms (SNPs). Large number of SNP can be analyzed with SNP chips, since SNPs of human as well as livestock genomes are available. Among the various missing nucleotide imputation programs, Minimac3 software is suggested to be highly accurate, with a simplified workflow and relatively fast. In the present study, we used Minimac3 program to perform genomic missing value substitution 1,226 animals 770K SNP chip and imputing missing SNPs with next generation sequencing data from 311 animals. The accuracy on each chromosome was about 94~96%, and individual sample accuracy was about 92~98%. After imputation of the genotypes, SNPs with R Square (R²) values for three conditions were 0.4, 0.6, and 0.8 and the percentage of SNPs were 91%, 84%, and 70% respectively. The differences in the Minor Allele Frequency gave R2 values corresponding to seven intervals (0, 0.025), (0.025, 0.05), (0.05, 0.1), (0.1, 0.2), (0.2, 0.3). (0.3, 0.4) and (0.4, 0.5) of 64~88%. The total analysis time was about 12 hr. In future SNP chip studies, as the size and complexity of the genomic datasets increase, we expect that genomic imputation using Minimac3 can improve the reliability of chip data for Hanwoo discrimination.
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