Variantes complexes liées aux télomères dans les génomes cancéreux par séquençage du génome

Les télomères, structures génomiques spécialisées composées de courtes séquences non transcrites répétées (TTAGGG) et de protéines de liaison associées, subissent des changements cruciaux de structure et de localisation au cours de l'évolution des génomes cancéreux. Historiquement, les limitations des technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS) à lecture courte ont entravé la caractérisation des agencements répétitifs au sein des longs télomères, entravant notre compréhension des altérations critiques dans le cancer. L'avènement des technologies de séquençage à lecture longue, en particulier le séquençage PacBio HiFi hautement précis, a révolutionné notre capacité à évaluer avec précision les structures contenant des répétitions de télomères dans le cancer et les lignées cellulaires cancéreuses.

Une publication récente a émergé, présentant une analyse approfondie des structures contenant des répétitions de télomères dans le cancer et les lignées cellulaires cancéreuses. Cette analyse utilise une combinaison de lectures longues et technologies de séquençage à lecture courtey compris PacBio HiFi et Nanopore, pour fournir une évaluation complète et précise.

Dynamique des télomères dans le cancer révélée par le séquençage à lecture longue

L'analyse approfondie à travers séquençage à longue lecture a mis en lumière de nouvelles perspectives sur les séquences de répétition télomérique, en particulier celles se produisant ectopiquement dans l'orientation standard. Ces séquences semblent être étendues et illimitées, indicatives d'ajouts néotélomériques. Par exemple, l'examen des données de séquençage a identifié un site potentiel de séquence de répétition télomérique ectopique voisin de la séquence chrX:103,320,553 dans la lignée cellulaire d'ostéosarcome U2-OS. Ce site présentait un minimum de sept répétitions en tandem (TTAGGG), accompagné d'une réduction discernable de la couverture de séquençage à l'emplacement chromosomique correspondant, une caractéristique de la présence de répétitions télomériques.

En contraste frappant, le PacBio HiFi et Séquençage à long terme par Oxford Nanopore Les ensembles de données ont fourni une vue plus complète, révélant de longs répétitions télomériques s'étendant sur environ 3-10 kb dans la direction canonique au sein de cette région. La variation observée de la longueur des télomères en fonction des longueurs de lecture suggère une association potentielle avec la perte de séquences télomériques actives après la réplication de l'ADN ou des processus de maintenance des télomères en cours.

Les néotélomères dans les génomes cancéreux révélés par le séquençage génomique à longues lectures. (Tan et al., 2023)

Lecture longue : Le séquençage long révèle une fusion de bras chromosomiques avec des séquences répétées télomériques.

Dans la quête de compréhension des sites hébergeant des séquences répétées télomériques ectopiques, les chercheurs ont fait une découverte frappante : ces répétitions étaient non seulement présentes, mais elles exhibaient également une orientation inverse par rapport aux points de rupture. L'application du séquençage à longues lectures a révélé que ces loci signifiaient principalement des événements de fusion des bras chromosomiques.

Un examen détaillé de la région du locus candidat, utilisant le séquençage à longue lecture PacBio HiFi et Nanopore, a mis en évidence la présence d'environ 650 paires de bases de séquences répétées inversées (CCCTAA) suivant les points de rupture. De plus, 5 à 8 kilobases de séquences sur les subtélomères de chr22q ont été observées. Le récit cohérent émerge d'une seule longue lecture encapsulant l'ensemble de l'événement, suggérant que la séquence répétée inversée (CCCTAA)n provient de la fusion du bras chr22q avec son court télomère à un site intrachromosomique.

Fusions de bras chromosomiques dans les génomes cancéreux révélées par le séquençage de génomes à longues lectures. (Tan et al., 2023)

Perturbation des gènes codant des protéines par de nouveaux télomères et des événements de fusion de bras chromosomiques

L'introduction d'insertions télomériques comporte le risque inhérent de perturber des gènes cruciaux, y compris ceux régissant la suppression tumorale, induisant ainsi des conséquences fonctionnelles importantes. Une illustration notable est l'identification d'un néotélomère (16 kb) dans le premier intron du gène PTPN2 grâce au séquençage à longue lecture. Cette insertion a entraîné des anomalies dans le premier exon et la région promotrice du gène associé à la réponse à l'immunothérapie.

De plus, l'étude a mis en lumière des événements de fusion chromosomique qui ont provoqué des perturbations dans les gènes, illustrés par des occurrences ayant entraîné la perte de plus de la moitié de la région 5' des gènes KLF15 et FOXN3. Ces résultats soulignent l'impact potentiellement considérable des nouveaux télomères et des événements de fusion des bras chromosomiques sur l'intégrité et la fonctionnalité des gènes codant des protéines, y compris ceux essentiels à la régulation de processus cellulaires critiques.

Les néotélomères et les événements de fusion des bras chromosomiques perturbent les gènes codant des protéines dans les lignées cellulaires cancéreuses et les échantillons de patients. (Tan et al., 2023)

Référence:

1. Tan, Kar-Tong, et al. "Néotélomères et fusions chromosomiques de bras s'étendant sur les télomères dans les génomes cancéreux révélés par le séquençage à lecture longue." bioRxiv (2023) : 2023-11.