代谢组学、蛋白质组学和全基因组测序在近亲人群中鉴定PCSK9样人类基因敲除

文章利用代谢组学、蛋白质组学和全基因组测序在近亲人群图形摘要亮点d研究了3，000名高度血亲的阿拉伯人。d发现与极端蛋白质/代谢物水平d与非近亲群体相比，鉴定人类基因敲除的d鉴定出卡塔尔独有的罕见纯合子PCSK 9变体，具有低LDL-C作者Aziz Belkadi，Gaurav Thareja，Fatemeh Abbaszadeh，.Omar M.E. Albagha，卡塔尔基因组计划研究联盟，Karsten Suhre对应kas2049@qatar-med.cornell.edu简言之Belkadi等人在高度血亲的阿拉伯人群中将全基因组测序与蛋白质组学和代谢组学相结合，发现了与极端蛋白质和代谢物水平相一致的罕见纯合蛋白质变化变体。我们发现，识别出这些变异的机会是非血缘人群的168倍Belkadi等人，2023，细胞基因组学3，1002182023年1月11日-2022年作者。https://doi.org/10.1016/j.xgen.2022.100218会会开放获取文章使用代谢组学、蛋白质组学和全基因组测序在近亲人群中鉴定PCSK9样人类基因敲除Aziz Belkadi、1.2Gaurav Thareja、1.2Fatemeh Abbaszadeh、3Ramin Badii、3Eric Fauman、4Omar M.E.Albagha，5，6卡塔尔基因组计划研究联盟7和Karsten Suhre1，2，8，9，*1生物信息学核心，威尔康奈尔医学-卡塔尔，教育城，多哈24144，卡塔尔2生物物理学和生理学系，威尔康奈尔医学，纽约州，纽约州，美国3滨田医疗公司，多哈，卡塔尔4Pfizer，Boston，MA，美国5哈马德·本·哈利法大学健康和生命科学学院，卡塔尔6英国爱丁堡大学遗传与癌症研究所基因组与实验医学中心7更多详情请参见财团部分8资深作者9引线触点* 通讯地址：https://doi.org/10.1016/j.xgen.2022.100218kas2049@qatar-med.cornell.edu总结与理想结果相关的基因的自然人类敲除，例如具有低LDL胆固醇水平的PCSK 9，可以导致新的药物靶点和治疗方法的发现罕见的功能丧失变异体更可能在血缘人群中的纯合状态下发现，纯合携带者血液样本的深层分子表型分析有助于区分沉默和功能变异体。在这里，我们将全基因组测序与蛋白质组学和代谢组学相结合，对来自卡塔尔生物库（QBB）的2，935名个体进行了研究，以评估这种方法在寻找临床和药学相关基因方面的能力作为概念验证，我们确定了一种非常罕见的PCSK9变异体的纯合子携带者，其循环PCSK9水平极低，LDL水平低我们的研究表明，与GnomAD相比，在QBB中发现此类变体的机会高出约168倍，并强调了药物发现的血缘人群的介绍靶向PCSK 9的降胆固醇药物是一个有大量文献记载的例子，说明基于人类基因敲除的遗传证据进行药物靶点选择如何有助于技术和监管成功，为该领域的进一步投资提供了强有力的理由。1PCSK 9抑制剂，如alirocumab和依洛尤单抗，2，3是在鉴别出低水平低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）携带PCSK 9蛋白改变变体（PCV）的健康个体后开发的。4这种方法的成功导致了从具有极端蛋白质或代谢物水平和/或极端生化结果的健康纯合PCV携带者中鉴定药物靶点的尝试在良好表型队列中的广泛5采用类似策略取得的其他成功包括LPA用于降低血浆脂蛋白水平，这是通过生物化学测定确定的，6APOC 3用于降低血浆甘油三酯浓度，这是通过蛋白质组学和临床生物化学数据确定的，7以及最近通过代谢组学确定的HAO1作为1型原发性高尿酸症的治疗靶点。8最近，GnomAD项目9的141，456个全外显子组序列和英国生物库（UKB）的电子健康记录的可用性然而，尽管有严格的自动过滤和手动治疗以消除常见的模型误差，11对于罕见的PCV仍然存在许多假阳性，并且难以区分来自非表型受试者的这些数据集中的真实PCV和处理伪影。12在具有不同结构的群体之间，罕见PCV差异很大。[13]在具有高纯合子率的近亲群体中，如卡塔尔的群体，PCV中值基因的纯合子的预期频率估计为百万分之五，而在非近亲群体中，该频率估计为十亿分之六。9.对70亿非血缘关系受试者的测序不足以找到每一个人类基因的自然敲除，而预测表明，这一目标可能是Cell Genomics3，100218，January 11，2023？ 2022作者。1这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。会开放获取文章2Cell Genomics3，100218，2023只有几百万个血亲个体才能做到。9因此，近亲群体提供了鉴定罕见纯合PCV的独特机会，可能导致新的PCKS 9样药物靶点发现。在这里，我们使用来自卡塔尔生物库（QBB）14，15中的2，935名受试者的深度（30倍）全基因组测序数据来识别与蛋白质和代谢物的极端血液循环水平相一致的PCV。我们鉴定了98种顺式蛋白质结合，PCV位于编码血液中测量的蛋白质的基因中，以及105种代谢物结合，其中受影响的基因与血液代谢物生化相关，这也可以被视为生化顺式结合。我们手动策划了所鉴定的关联，并选择了12例突变基因影响相应蛋白质和代谢物水平的病例作为潜在药物靶点进行进一步深入研究（PCSK 9、BHMT、ACY1、PLG、ACSM 2A、ABCG 5、ABCC 2、PAOX、AFMID、UPB 1、AOX 1、和ALOX 15）。其余PCV-极端表型相关性见补充表。有趣的是，我们发现了两种与低PCSK 9蛋白和LDL-C水平相关的纯合PCSK 9变体：第一种是导致PCSK 9抑制剂形成的原始rs 11591147变体，16而第二种（rs746442570）在纯合状态下首次报告。我们还发现了两个ACY1变异影响蛋白质（ACY1）和相关代谢物（乙酰化氨基酸）水平，一个PLG变异可能与血液过度凝固有关，这是在已经接受华法林治疗的个体中根据医疗问卷的回答确定的。因此，本文报告的PCV极端表型相关性揭示了受影响蛋白质的功能，并可能支持进一步的药物靶点开发。结果卡塔尔人口在罕见的PCV中显示出富集我们认为，纯合基因变异，改变编码的蛋白质，是罕见的人口是候选人的人敲除。在质量控制过滤后，我们鉴定了12，466个不同基因的32，868个外显子和50个UTR变体（PCV），其（1）对编码的蛋白质具有中度或高度影响，(2)在QBB中包括的2，935名受试者中的至少一个但不超过五个个体中以纯合状态存在，和（3）在GnomAD群体中具有0.05的次要等位基因频率（图1A）。这些PCV属于15类，其中错义变体是最大的组，其次是移码变体，然后是框内缺失（图1B）。12，466个基因中几乎一半（5，072，46%）携带单个PCV（图1C）。每个基因的PCV密度与基因长度相关，因此最大的基因携带最大数量的PCV。例如，两个大的人类基因TTN和MUC4分别携带111和493个变体在来自GnomAD项目不同人群的125，748例受试者中，在QBB中鉴定的PCV中几乎有一半（15，600，47%）未发现纯合状态（图1D）。总之，这些PCV中有9，505（61%）只在GnomAD中以杂合状态存在，其余（6，095，39%）为完全不被发现然后，我们将识别的PCV分为两组：（1）2，440个高影响PCV和（2）31，292个中等影响PCV。我们观察到GnomAD项目中不存在的高影响PCV的高度富集（图S1）。GnomAD项目中未检测到大多数高影响PCV（92%），其中在GnomAD项目中仅检测到19%的杂合子状态。只有43%的中度影响PCV没有参与GnomAD项目。我们通过比较QBB组群的近交系数F与1000基因组计划的欧洲人的近交系数F来估计QBB中的过量纯合性（图2A）。F系数描述了一个基因座上的两个等位基因在血统上相同的概率，可用于估计一个血缘群体相对于一个非血缘祖先的超额纯合性。QBB中纳入的个体的F值平均比非血缘人群高6倍（0.033与0.0052，p2.2e-16）。由最近的同源性产生的长期纯合性（ROH）使得罕见的有害变体以纯合形式存在17，18我们在QBB中鉴定了超过10kb的长ROH，并确定了位于这些长ROH中的PCV的分数我们发现57，063例纯合PCV中有37，093例（65%）位于长ROH。QBB中长ROH（PGROH）的基因组的平均比例为3.52%（图2B）。相比之下，QBB的平均PGROH比1000基因组计划的欧洲人高40%（2.5%，图2B）。总共有593名（20%）QBB患者的PGROH高于5.8%，PGROH在自我报告的第二堂兄弟姐妹或近亲中观察到。19只有不到1%的欧洲人达到这一水平（图2B）。PGROH还与QBB中包括的个体携带的纯合PCV的数量相关第2.2e-16页，图2C）。QBB中中位数基因的预期纯合子频率（EHF）估计为百万分之七，比GnomAD的非血缘群体高168倍（图2 D）。基于EHF的这一估计，目标QBB样本量为60，000名参与者将有可能识别出5，709个基因的至少一个纯合子，这一结果与通过测序500万个非血缘个体获得的结果相当（图2D）。因此，由于最近的共同祖先，QBB中的高水平纯合性为鉴定罕见PCV提供了比非血缘群体高得多的相对效力极端的代谢组学和蛋白组表型鉴定功能变体我们通过使用SomaLogic（Boulder，CO）亲和蛋白质组学平台测定1，305种血液循环蛋白质的水平和使用Metabolon（Durham，NC）非靶向代谢组学平台测定血浆中1，159种代谢物的水平，进一步表征了QBB中1 - 5个个体中纯合的32，868个PCV。我们还纳入了来自71项临床生化检测的数据（表S1）和这些QBB参与者自我报告的药物。我们评估了纯合变体与极端蛋白质和代谢物水平的相关性（图3）。我们保留了2，935名QBB参与者中所有同质个体的蛋白质或代谢物水平均在20个最高或20个最低值中的所有变体Cell Genomics3，100218，2023年1月11日3会开放获取文章AB400,000200,00040,00030,00020,00010,00030,00020,0002,0001,5001,00050000012345>5QBB纯合子数C D150004000100002000500001 2 3 4 5>500 1 2 3 4 5每个基因的PCV密度GnomAD中的纯合子数量图1.QBB中鉴定的潜在蛋白质变化变体（PCV）的特征(A) 2，935名QBB参与者的纯合变体（具有高或中等效应的外显子和50UTR变体）的分布，由变体效应预测器（VEP）注释对于鉴定的大多数变体，QBB中没有纯合子。(B) 在至少一名但不超过五名QBB参与者中，32，868个PCV的注释类别以纯合状态存在。(C) 每12，466个基因中有32，868个PCV的分布。大多数基因在纯合状态下携带单个罕见PCV。(D) GnomAD项目的125，748名参与者中纯合子PCV的分布在GnomAD中，在至少一个但不超过五个QBB参与者中鉴定的几乎一半的PCVGnomAD中完全不存在的PCV以蓝色显示，GnomAD中仅以杂合状态存在的PCV以红色显示，GnomAD中以纯合状态鉴定的PCV以绿色显示。换句话说，所有这些罕见PCV纯合子的个体都具有极端的表型性状。我们确定了378，572种变体-极端蛋白质水平关联（分组为377，249种变体-蛋白质对，表S2）和312，899种变体-极端代谢物水平关联（分组为311，637种变体-代谢物对，表S3）。我们通过采样估计了我们的方法的错误发现率（FDR），通过用随机化的样本ID重复分析100次。偶然发现的性状-变异对的平均数量为370，384对蛋白质和296，643对代谢物，表明预计平均偶然发现超过95%的此类关联（蛋白质或代谢物）（图S2A和S2 B）。作为减少FDR和关注最有可能具有临床相关性的变异-性状对的一种手段，我们因此将我们的分析限制在与该性状功能相关的基因变体上。对于蛋白质，我们仅保留了顺式蛋白质结合（pPCV），即影响所测定蛋白质的变体。我们鉴定了与72种变体相关的63种蛋白质的95种pPCV（分为73组）。变异蛋白质对，表S4）。通过采样测定的这些pPCV的FDR为15%（图S2C）。对于代谢物，我们通过仅保留全基因组关联研究（GWAS）中报告为代谢物数量性状基因座（mQTL）的基因-代谢物对，将分析限于与受影响基因（mPCV）生物化学相关的代谢物我们假设mQTL表明基因和代谢物之间的功能联系20我们鉴定了与59种变体相关的65种代谢物的103个mPCV（分组为88种变体-代谢物对，表S5）。mPCV的FDR为25%（图S2D）。数目的变体数量的基因PCV数量PCV数量缺席中存在杂合状态GnomAD4Cell Genomics3，100218，2023会开放获取文章A BCD图2.QBB的亲缘关系密切，基因纯合性高(A) QBB参与者和1000个基因组计划的非血缘欧洲人群中近交系数（F）的分布。在Wilcoxon检验中比较了欧洲人与QBB的F系数。(B) ROH（PGROH）在2，935名QBB参与者（左）和1000个基因组计划的503名欧洲人（右）中覆盖的基因组比例(C) PCV数量分布与QBB受试者中ROH覆盖的基因组比例的函数每个点代表一个QBB参与者。PGROH显示在x轴上，该QBB参与者的PCV数量显示在y轴上。(D) QBB（绿线）和GnomAD非血缘群体（红线）中预期纯合子频率（识别至少一个纯合子所需的最小个体数）的基因分布对数百万QBB参与者进行测序，预计将鉴定出所有人类基因的至少一个功能丧失变体的纯合子深蓝色垂直线表示当前QBB人群2，935名参与者的预期纯合子频率紫色垂直线表示目标QBB群体大小为60，000个个体的预期纯合子频率。我们通过将阈值从20个最极端值变化到10个最极端值、5个最极端值以及蛋白质和代谢物的平均值±3个标准差来评估灵敏度无论使用的阈值如何，每个数据集中报告的pPCV（顺式蛋白缔合）和mPCV（mGWAS中报告的代谢物缔合）的分数相似（图S3）。pPCV和mPCV分数的相似性表明，更保守的阈值不能排除更多的假阳性关联。有多个数据源可用的12个PCV的临床结局我们通过手动管理pPCV和mPCV，进一步剖析了PCV与极端蛋白质和代谢物水平相关的潜在影响。我们关注12例病例，其中10例如下：PCSK 9、BHMT、ACY 1、PLG 、ACSM 2A 、ABCG 5、ABCC 2、PAOX、AFMID和UPB 1。我们还纳入了人类代谢物数据库（HMDB，表1）中报告的其他两种相关性（AOX1和ALOX15）。这些Cell Genomics3，100218，2023年1月11日5会开放获取文章图3. pPCV和mPCV分析所有样本都是从QBB研究的卡塔尔参与者中收集的。从全基因组测序数据中检测到的变体用变体效应预测器（VEP）注释，并且注释为高影响、中等影响和创建新的上游开放阅读框（ORF）的变体被保留为功能性变体。GnomAD项目中的常见变体（MAF> 5%）被排除。只有罕见的纯合子变异存在于至少一个，但不超过五个参与者。确定了纯合变体与极端（前20个或后20个值）蛋白质和代谢物水平之间的关联对于每个变体，所有纯合子必须排在前20或后20个值中，以保留用于分析。 我们只保留了顺式蛋白质结合：在代谢物的全基因组关联研究中报告了95种影响蛋白质水平的蛋白质变化变体（pPCV）和103种基因-代谢物对（mPCV）。PCV特别令人感兴趣，因为它们具有（1）基于蛋白质组学、代谢组学和实验室数据的多个证据来源，和/或（2）QBB中不止一个纯合子显示极端表型，因此允许比较多个病例的一致性。根据比较，我们进行了两种类型的罕见变异与代谢物和实验室数据分析的相关性：（1）负担使用组合多元和折叠方法（CMC）进行检验，21和（2）序列核关联检验（SKAT）。22负荷试验将影响代谢物和实验室数据水平的PCV聚集在一起，而SKAT考虑的是相反方向的PCV我们通过负荷试验确定了6Cell Genomics3，100218，2023会开放获取文章表1.十二个展示pPCV和mPCV协会纯合子数量证据基因变式在QBBProteomics代谢组实验室数据PCSK9rs115911471低PCSK 9–低LDL-Crs7464425701BHMTa粤ICP备05011559号-11–高甜菜碱和微分–SLC6A12电话：0531 -8888888传真：0531 - 88888882二甲基甘氨酸水平（高，CBSrs5433072781A和B，C和D低）SLC6A5rs5433072781ACY1rs1219126981低ACY 1高乙酰化氨基–rs22291521酸水平PLGrs42521291纤溶酶原水平低–INR高，PT延长，血管抑素和凝血APTT延长因素ACSM2Ars592617674–高吲哚丙酸和–粤ICP备160480888号-11高级苯丙酸水平ABCG5rs5697485821–高菜油甾醇和高–rs1451649372β-谷甾醇水平ABCC2rs8679796912–高胆汁酸水平–rs1406804672PAOXrs1504465942–高亚精胺相关–代谢物水平AFMIDrs775857644–高甲酰邻氨基苯甲酸–酸水平UPB1rs1380818002–高β-脲基丙酸酯–rs1457667551和低β-氨基异丁酸水平ALOX 15rs414326471–高脂肪酸水平–AOX1rs8665411063–低吡哆酸，高–甲基烟酰胺，和低N1-甲基-2-吡啶酮-5-甲酰胺作为补充文本，提供了一个详细的小插曲，概述了每个展示的所有现有证据。APTT，活化部分凝血活酶时间; INR，国际标准化比值; LDL-C，低密度脂蛋白胆固醇; PT，凝血酶原时间。a高甜菜碱水平与四个基因（BHMT、SLC6A12、CBS和SLC6A5）中的PCV相关。使用SKAT，我们检测到14种基因-实验室表型关联和121种基因-代谢物关联（表S6）。涉及极端代谢物水平的10例病例中的5例（ACY 1、ABCG 5、ABCC 2、PAOX和UPB 1）也可以在负荷试验方法中鉴定，而其他5例（与极端甜菜碱水平相关的基因、ACSM 2A、AFMID、ALOX 15和AOX 1）仅使用变体极端表型方法发现（表S6）。涉及极端实验室数据的两个病例PCSK 9和PLG也仅使用变异极端表型方法发现对于12例病例中的2例-PCSK 9和PLG-，确定了蛋白质组学和实验室数据的极端关联。对于ACY1病例，蛋白质（ACY1）和代谢物（乙酰化氨基酸）水平均极端。对于甜菜碱病例，不同基因（BHMT、SLC6A12、CBS和SLC6A5）PCVs的5种同型合子与高甜菜碱水平和不同水平的二甲基甘氨酸相关：BHMT和SLC6A12变体的个体同型合子高，CBS和SLC6A5变体的个体同型合子低剩下的8个病例涉及单个基因的各种纯合子发现其与一种或几种代谢物相关，例如ACSM 2A与吲哚丙酸和苯丙酸相关;ABCC 2与乙醇酸硫酸盐相关; PAOX与多胺和多胺代谢物、乙酰亚精胺、acisoga和乙酰异嘌呤相关; AFMID与甲酰邻氨基苯甲酸相关; UPB 1与β-脲基丙酸和β-氨基异丁酸相关;AOX 1与吡哆酸、甲基烟酰胺和N1-甲基-2-吡啶酮-5-甲酰胺相关;以及ALOX 15与亚油酸和花生四烯酸相关。我们描述了以下三个在文献中得到充分证实的病例我们在补充文本中详细讨论了其他九种情况。我们在QBB 中发现了一个被广泛研究的PCSK9错义变体rs11591147的纯合子。据报道，这种变体可以降低血液中的LDL水平，降低患冠心病的风险证实了这一发现，rs 11591147的QBB纯合子具有低水平的LDL-C（图4A）。我们的蛋白质组学数据还显示，rs11591147的同型合子在血液中也具有较低水平的PCSK 9蛋白（图4B）。rs11591147错义变体Cell Genomics3，100218，2023年1月11日7会开放获取文章一B D图4. 两种PCSK 9错义变体导致低PCSK 9和LDL-C水平(A) LDL-C水平在两个错义变体（rs 11591147和rs746442570）纯合子个体中相似且较低。(B) 对于错义变体纯合子的两个个体，PCSK9水平极低。(C) PCSK 9杂合子的总体LDL-C水平低于野生型个体。(D) 杂合子的总体PCSK 9水平低于野生型个体。Het，杂合子; wt，野生型纯合子。所有蛋白质和临床生化数据均以标准化标度（Z评分，平均值= 0，SD = 1）显示在图上。似乎对PCSK 9（图4C）和LDL-C水平（图4D）具有累加效应。我们确定了第二个同源PCSK9错义变体rs746442570，由单个QBB参与者携带与rs11591147不同，在UKB中鉴定了约ACY1表达与2型糖尿病（T2D）的风险相关。28-30进一步调查我 们 确 定 了 两 个 ACY1 错 义 变 体 ， rs121912698 和rs2229152，每个都由QBB中的单个纯合子携带。蛋白质组学和代谢组学数据均为ACY1的这两种错义变体对血液循环蛋白和代谢物水平的影响提供了证据：rs121912698和rs2229152纯合子中ACY1蛋白的表达是2，935名QBB参与者中最低的（图5A）。需要ACY1从乙酰化氨基酸中除去乙酰基。因此，在代谢组学分析中，各种乙酰化氨基酸（包括乙酰甲硫氨酸、乙酰丙氨酸、乙酰异亮氨酸、乙酰亮氨酸、乙酰缬氨酸、乙酰谷氨酸、乙酰组氨酸、乙酰丝氨酸和乙酰苏氨酸）的水平极高，并在代谢组学分析中排名第一。rs121912698和rs2229152纯合子中的最高水平（图5C和表S7）。ACY1缺陷是由ACY1突变引起的神经系统疾病，其特征是高水平的乙酰化氨基酸。rs 121912698是ACY 1缺陷23[27]我们的数据表明，rs2229152变异的携带者很可能呈现相同的病理生理学高水平的因此，需要评估通过ACY1阻断降低游离氨基酸水平作为T2D潜在治疗的潜力。我们在QBB中鉴定了一个PLG错义变体rs4252129的纯合子。rs4252129纯合子具有低水平的纤溶酶原（纤溶酶酶原）和血管抑素（纤溶酶切割产物），但具有正常水平的活性纤溶酶（图6B）。与野生型个体相比，rs4252129杂合个体具有较低水平的纤 溶 酶 原 和 血 管 抑 素 ， 但 活 性 纤 溶 酶 水 平 正 常 ， 证 实 了rs4252129对纤溶酶原和血管抑素而不是活性纤溶酶的潜在作用（图6C）。纤溶酶在纤维蛋白凝块降解中起作用，PLG突变与严 重血 栓形 成相 关 。 31QBB 参 与者 完成 的医 学 问卷 表明 ，rs4252129纯合子个体正在接受华法林治疗，可能是因为高凝血问题。这种治疗抑制CF F2、F7、F9和F10的生物活性形式的维生素K依赖性合成。我们的蛋白质组学数据确定了六种凝血因子（CF）的水平，其中四种-F2、F7、F9和F10-在rs 4252129纯合子中极低（图6E）。此外，委员会认为，C8Cell Genomics3，100218，2023会开放获取文章A BCED图5.两种ACY 1错义变体导致低水平的ACY 1和高水平的N-乙酰化氨基酸(A) 两个ACY1变异体纯合子个体（rs2229152和rs121912698）的ACY1水平是QBB参与者中最低的。另一名QBB参与者携带杂合子ACY1错义变体（rs34017492）和正常ACY1水平。(B) rs2229152和rs121912698杂合子的ACY1水平均低于野生型个体。(C) 两个ACY1 PCV纯合子和一个ACY1 PCV杂合子中高水平乙酰化氨基酸乙酰蛋氨酸的实例测定的其他乙酰化氨基酸的数据见表S7。(D) 甲硫氨酸的游离氨基酸水平示例仅ACY1 PCV杂合子个体的甲硫氨酸水平较高其他氨基酸的数据见表S7。(E) ACY1水平与甲硫氨酸与乙酰甲硫氨酸水平的比值相关。所有蛋白质和代谢物数据均以标准化标度（Z评分，平均值= 0，SD = 1）显示在图上。我们的实验室数据显示rs4252129纯合子具有延长的活化部分凝血活酶时间（APTT）和凝血酶原时间（PT）以及高的国际标准化比率（INR）（图6D）。在rs4252129纯合子中，四种CF的低水平、APTT和PT的延长以及高INR可能是华法林治疗的结果。变体rs4252129似乎极大地降低了血液中纤溶酶原和血管抑素的水平，可能导致高凝血问题因此，需要进一步的调查，以确定是否极低水平的纤溶酶原和血管抑素结合正常水平激活纤溶酶会导致血液过度凝固本文讨论的3例病例（PCSK 9、ACY 1和PLG）和其他9例病例的详细描述以插图形式提供在补充文本中。讨论我们鉴定了导致QBB中极端蛋白质和代谢物水平的纯合PCV。我们的数据表明，包括在QBB的人口是高度近亲。32在QBB中鉴定的PCV中几乎有一半在最大的可用DNA测序目录中没有纯合子。 此外，在富含有害变体的大型ROH中检测到大多数PCV。18、33此外，先前在充分表征表型的队列中鉴定PCV的研究使用外显子组测序7、34或插补的SNP阵列35，但基因组测序已显示优于用于鉴定外显子变体的外显子组测序36，并且难以用可用的插补方法标记罕见变体。37Cell Genomics3，100218，2023年1月11日9会开放获取文章C一BD E图6.PLG错义突变rs4252129的纯合子携带者具有低纤溶酶原和血管抑素水平，但纤溶酶水平正常(A) 纤溶酶原、活性纤溶酶和血管抑素蛋白的结构K1-K5表示Kringle结构域。(B) rs4252129纯合子的纤溶酶原和血管抑素水平较低，而纤溶酶水平正常。(C) 与野生型个体相比，rs4252129杂合子具有较低的纤溶酶原和血管抑素水平，但纤溶酶水平相似。(D) 测量血液凝固的三个独立测试显示rs4252129纯合子的测量值是离群值。(E) rs4252129纯合子具有低水平的四种凝血因子：F2、F7、F9和F10，以及正常水平的另外两种凝血因子：F5和F11。（B）、（C）和（E）涉及SomaLogic平台上的测量，而（D）显示了生化测量。所有蛋白质和临床生化数据均以标准化标度（Z评分，平均值= 0，SD = 1）显示在图上。10Cell Genomics3，100218，2023会开放获取文章在我们的极端代谢物关联中，我们从分析中排除了代谢物水平未检出的个体。然而，PCV可以破坏与特定代谢物产生相关的基因功能，导致未检测到代谢物水平。38因此，在参与者中未检测到代谢物可能会使所识别的mPCV产生偏差，从而无法确定未检测到代谢物是随机效应还是由于相关代谢物的极端水平。对于未检测到的代谢物水平，我们进行了Fisher随机性检验（STAR方法），以检测某些基因型组中缺失的代谢物值是否偶然缺失。我们还使用未检出代谢物的零值重复分析，但未实现额外的检测。我们鉴定了导致极端蛋白质和代谢物水平以及极端生化数据的PCV ， 反 映 了 基 因 功 能 的 差 异 。 鉴 定 的 PCV 为 PCSK 9 、BHMT 、 ACY 1 、 PLG 、 ACSM 2A 、 ABCG 5 、 ABCC 2 、PAOX、AFMID、UPB 1，AOX1和ALOX15。PCSK9为我们识别真实关联的策略提供了概念验证。39 ， 40 在健康PCSK 9携带者的鉴定之后，开发了降低LDL-C水平并因此降低冠心病风险的PCSK 9药理学抑制剂，这一过程可能是由我们的分析启动的总之，我们在此报告了血缘人群中遗传变异与极端蛋白质和代谢物水平之间新的和可靠的相关性证据。鉴别的蛋白质（表S2）和代谢物（表S3）相关性见补充表。我们相信，我们的研究结果将是非常有用的筛选疾病和性状与鉴定的基因。41.此外，这项研究应就药物目标调查的潜在目标提出新的假设。该研究我们的研究也有一些局限性。首先，影响蛋白质序列的遗传变异可能导致蛋白质的高级结构的变化，从而导致其适体结合亲和力的变化。42这在某些情况下可能导致极端的蛋白质水平读出，其中实际上只有适体结合亲和力受到变体的影响。关于代谢物和/或生化数据中功能破坏的其他pPCV发现有助于解决这种表位效应。其次，许多pPCV和mPCV，特别是在单个参与者中鉴定的pPCV和mPCV，是假阳性。7，34，43我们通过手动管理pPCV和mPCV解决了这个问题。更大的样本规模，如QBB的目标规模（60，000名参与者），也将有助于解决这个问题。最后，可用的蛋白质组学和代谢组学平台分别针对有限数量的蛋白质和代谢物。未来对这些平台的预期改进将增加可以靶向的蛋白质和代谢物的数量四十四、四十五财团卡塔尔基因组计划研究委员会的成员是赛义德.Ismail，WadhaAl-Muftah，Radja Badji，HamdiMbarek，Dima Darwish，Tasnim Fadl，Heba Yasin，MaryemEnnai-far ， Rania Abdellatif ， Fatima Alkuwari ， MuhammadAlvi，Yasser Al-Sarraj，Chadi Saad，Asmaa Althani，EleniFethnou，Fatima Qafoud，Eiman Alkhayat，Nahla Afifi，SaraTomei，Wei Liu，Stephan Lorenz，Najeeb Syed，HakeemAlmabrazi ， Fazulur Rehaman Vempalli ， Ramzi Temanni ，Tariq AbuSaqri ， MohammedhusenKhatib ， Meh-shadHamza ， Tariq Abu Zaid ， Ahmed El Khouly ， TusharPathare ， Shafeeq Poolat ， Rashid Al-Ali ， Omar Albagha ，Souhaila Al-Khodor ， Mashael Alshafai ， Ramin Badii ， LotfiChouchane，Xavier Estivill，Khalid Fakhro，Hamdi Mbarek，Younes Mokrab，Jithesh诉Puthen，Karsten Suhre，and Zohreh Tatari.STAR+方法本文件的在线版本提供了详细的方法，包括以下内容：d关键资源表d资源可用性B电极导线触点B材料供应情况B数据和代码可用性d实验模型和子系统卡塔尔生物库（QBB）d方法样本B全基因组测序B变体注释B近交系数F的估计纯合性BB预期纯合子频率（EHF）与极端蛋白质和代谢物水平相关的B错误发现率（FDR）B多重检验的校正B缺失值随机性的Fisher精确检验B基因-代谢物关联B与极端蛋白质和代谢物水平相关的额外证据d量化和统计分析补充信息补 充 信 息 可 以 在 www.example.com 上 找 到 https://doi.org/10.1016/j 。xgen.2022.100218。致谢这项工作得到了卡塔尔WeillCornellMedicine的生物医学研究计划的支持，该计划由 卡 塔 尔 基 金 会 和 卡 塔 尔 国 家 研 究 基 金 的 国 家 优 先 研 究 计 划（ https://www.qnrf ） 资 助 。 org/en-us/ ） （ 授 权 编 号 ： NPRP 12S-0227-190173至A.B.）。OME 由HBKU健康与生命科学学院的启动补助金支持卡塔尔生物库和卡塔尔基因组计划由卡塔尔基金会支持。Qatar Biobank和QatarGenome Program都是卡塔尔教育、科学和社区发展基金会的研究、开发和创新实体。我们感谢Anna Halama对图形摘要的帮助。Cell Genomics3，100218，2023年1月11日11会开放获取文章作者贡献A.B.和K.S.构思并设计了这项研究。A.B. G.T.联邦调查局RB E.F.，O.A.，和K.S.进行了分析。A.B. G.T，R. B.，O.A.，和K.S.提供了数据。K.S.监督工作。A.B.和K.S.在所有作者的投入下写了这篇论文。申报利益E.B. F是辉瑞的员工投稿时间：2022 - 02 -修订日期：2022受理时间：2022发布时间：十一月15，2022引用文献以下参考文献出现在补充信息中：46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、780、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103引用1. 赵志，Tuakli-Wosornu，Y.，Lagace，T.A.，金奇湖，Grishin，N.V.，霍顿，J. D.，科恩，J.C.，和Hobbs，H. H.（2006年）。PCSK 9功能缺失突变的分子特征和复合杂合子的鉴定Am. J.哈姆。Genet. 79，514-523。https://doi.org/10.1086/507488.2. Schwartz，G. G.，Steg，P.G.，Szarek，M.，Bhatt，D.L.，比特纳，弗吉尼亚州，迪亚兹河，Edelberg，J.M.，古德曼，S. G.，Hanotin角，哈灵顿，R.A.，等（2018）。急性冠状动脉综合征后的血脂和心血管结局。N.Engl.J.Med.379，2097-2107.https://doi.org/10.1056/NEJMoa1801174.3. Sabatine ， M.S. ， Giugliano ， R.P. ， AC 基 奇 ， Honarpour ， N. ，Wiviott ， S. D. ， Murphy ， S.A. 库 德 ， J.F. ， 王 ， H. ， Liu ， T. ，Wasserman，S. M.， 等（2017）。心血管疾病患者的Evolocumab和临床结局。N. Engl. J.Med.376，1713-1722. https://doi.org/10的网站。1056/NEJMoa1615664。4. 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