Análisis y detección de variantes estructurales en el genoma de Bos taurus

Abstract

[ES] Las variantes estructurales son un tipo de variaciones genéticas que pueden tener impacto directo o indirecto en el fenotipo de los organismos y pueden capturar varianza genética diferente a la de los SNPs. Gracias al continuo avance en las tecnologías de secuenciación, como la desarrollada por Oxford Nanopore Technologies basada en nanoporos, es posible detectar y analizar variantes estructurales de mayores tamaños. El objetivo principal de este trabajo de fin de máster fue detectar SVs en cuatro razas de ganado bovino con lecturas largas, comparando diferentes softwares de alineamiento y variant calling para establecer similitudes y diferencias entre razas e intentar relacionar las variantes estructurales con caracteres de interés en mejora genética. Se realizaron alineamientos de 2 de las 21 muestras con los softwares Minimap2 y LRA. Posteriormente, se utilizaron los softwares Sniffles2 y CuteSV para la detección de SVs. Estos resultados mostraron que la combinación de Minimap2/CuteSV fue la que mayor número de variantes estructurales logró detectar. El análisis comparativo entre las razas Holstein, Red Holstein, Pirenaica Española y Wagyu reveló que la mayor parte de las SVs se distribuyen principalmente en regiones intergénicas e intrónicas, siendo menos frecuentes en regiones promotoras y exones. Se encontraron variantes estructurales afectando a regiones relacionadas con genes de interés en producción, revelando la posible implicación estudio de las variantes estructurales con la mejora genética y su implementación en programas de selección asistida por marcadores.

[EN] Structural variants are a type of genetic variation that can have a direct or indirect impact on the phenotype of organisms and can capture genetic variance different from SNPs. Thanks to the continuous advances in sequencing technologies, such as the one developed by Oxford Nanopore Technologies based on nanopores, it is possible to detect and analyze structural variants of larger sizes. The main objective of this master's thesis was to detect structural variants in four cattle breeds with long reads, comparing different alignment and variant calling softwares to establish similarities and differences between breeds and try to relate structural variants with traits of interest in genetic improvement. Alignments of 2 of the 21 samples were performed with Minimap2 and LRA software. Subsequently, Sniffles2 and CuteSV software were used to detect SVs. These results showed that the Minimap2/CuteSV combination had the highest number of structural variants detected. Comparative analysis between Holstein, Red Holstein, Spanish Pyrenean and Wagyu breeds revealed that most of the SVs are distributed mainly in intergenic and intronic regions, being less frequent in promoter regions and exons. Structural variants were found affecting regions related to genes of interest in production, revealing the possible implication of the study of structural variants with genetic improvement and their implementation in marker-assisted selection programs.