Lil BUB因其可愛的外表吸引了數(shù)百萬的互聯(lián)網(wǎng)粉絲。名人貓的獨特特征背后是兩種罕見的遺傳變異，來自德國的三位分子生物學家和美國的報告。他們的眾籌項目“LilBUBome”的結果現(xiàn)在可在預印本服務器bioRxiv上獲得。

Lil BUB是一只看起來很不尋常的貓：她非常小，因為她七個月停止生長，她的鼻子很短，舌頭伸出來，每只爪子都有額外的數(shù)字，并且被診斷出患有嬰兒惡性骨硬化癥，這是一種罕見的隨著年齡增長導致骨骼密度增加的疾病。由于她可愛的外表，Lil BUB在互聯(lián)網(wǎng)上吸引了數(shù)百萬粉絲。她一直利用這種名聲為動物收容所和福利組織籌集資金，幫助有需要的貓。

現(xiàn)在，來自德國和美國的三位遺傳學家揭示了他們對Lil BUB 基因組序列的分析。他們發(fā)現(xiàn)Lil BUB在她的DNA中攜帶兩種不同的罕見變種。一個負責她的額外數(shù)字(多指)，另一個負責她的骨骼疾病(骨質疏松癥)，這也導致她的身材和短吻。

眾籌努力對基因組進行測序

2014年，來自柏林MaxDelbrück分子醫(yī)學中心柏林醫(yī)學系統(tǒng)生物學研究所的分子生物學家DaríoG.Lupiáñez，柏林Max Planck分子遺傳學研究所的Daniel Ibrahim和賓夕法尼亞大學的Orsolya Symmons費城偶然發(fā)現(xiàn)了貓的一個互聯(lián)網(wǎng)視頻。“該項目始于丹尼爾告訴我：你需要注意這一點，”Lupiáñez回憶道。他們意識到Lil BUB的獨特功能可能是由三位科學家在人類患者和罕見骨病小鼠中研究的基因突變引起的。

“我們很好奇并想看看她的基因組。由于發(fā)育過程，如骨形成，在哺乳動物中非常保守，我們假設識別BUB表型的潛在突變可能會提高我們對人類中這些罕見疾病的認識”易卜拉欣說。Lil BUB的老板Mike Bridavsky對這個想法很激動，并同意為分析提供血液樣本。隨后，科學家們與公眾進行了接觸，籌集了超過8,000美元的眾籌費用，名為“LilBUBome”。

科學家們開始了他們所謂的“有生命的有機項目”，通過專門的博客和社交媒體，向公眾宣傳他們的持續(xù)進步和他們面臨的障礙。他們與他們的主要研究平行開展這個項目，研究罕見的人類疾病和基因調控。

揭開Lil BUB的血統(tǒng)之光

甚至在他們對基因組進行測序之前，Lupiáñez，Ibrahim和Symmons進行了初步篩選，發(fā)現(xiàn)貓的額外數(shù)字來自控制Sonic hedgehog基因調控的已知變種。它與歐內斯特·海明威的貓有著完全相同的變體，它們的前爪上有六個腳趾而聞名。大約50名后裔的殖民地仍然在佛羅里達州基韋斯特的歐內斯特海明威博物館。“這非常令人興奮.Lil BUB是一只孤兒貓，因為她在印第安納州農村被發(fā)現(xiàn)是一只野貓。但是，盡管她對親人沒有任何了解，但她的基因組編碼信息可以揭示她可能的遠古祖先和過去，“賽蒙斯說。

鑒定導致Lil BUB骨質疏松癥的遺傳變異需要更長時間：對她的基因組序列的首次評估揭示了Lil BUB和貓參考基因組之間約600萬個潛在差異。作為第二步，科學家們通常將Lil BUB的基因組與健康親屬的基因組進行比較 - 但在這種情況下這是不可能的。“相反，我們非常幸運地與專門研究人類骨骼疾病的遺傳學家合作，”易卜拉欣說。“他們幫助我們將這些大量的變種縮小到可以單獨評估的潛在候選人名單。” 通過篩選數(shù)據(jù)，科學家們發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼中單個字母的純合缺失，

遺失的信件改變了整個基因的閱讀框架

基因組由核苷酸堿基組成，其由字母代碼(G，C，A或T)表示。單元格在連續(xù)三元組中讀取和解釋這些字母。在這種情況下，突變刪除CAT核堿基序列中的A，缺失的字母移動框架以讀取一個位置的三聯(lián)體。例如，沒有“h”的句子“她病了”將變成“Sew asi ll”。移碼突變影響一種名為RANK / TNFRSF11A的基因，這對于破骨細胞的正常功能非常重要 - 破骨細胞是一種在整個生命過程中重塑骨組織的兩種細胞類型之一。這導致骨形成和骨吸收之間的不平衡，導致過度的骨形成和骨化。在該基因中具有相似突變的患者和小鼠顯示出與BUB特征的壓倒性程度的重疊。

為了進一步驗證結果，該團隊使用了來自99 Lives Consortium的數(shù)據(jù)，這是一個包含100多只貓的基因組信息的數(shù)據(jù)庫，并確認所識別的變異體不存在于任何測序的貓中。“有了這些信息，我們就可以確定這種突變會導致Lil BUB的骨硬化病，”Lupiáñez說。“但是，可能還有其他變異導致我們在分析中可能忽略的表型的某些方面，”Symmons補充說。“我們很高興有盡可能多的眼睛來看看Lil BUB的基因組。我們希望具有不同背景和專業(yè)知識的科學家也能參與這個合作項目。”

出于這個原因，科學家通過預印平臺BioRxiv傳達了他們的結果，并使原始數(shù)據(jù)免費提供。作為下一步，他們將通過同行評審過程發(fā)布他們的結果，目的是在Open Access期刊上發(fā)布結果。

提高基因知識

開放科學是該項目的核心。LilBUBome團隊從一開始就設想了該計劃作為教育和科學交流平臺的潛力。“我們想解釋基因組信息如何用于識別罕見疾病的分子原因，并強調DNA測序的挑戰(zhàn)和局限，”易卜拉欣說。“我們已經與教師和講師聯(lián)系過，他們希望將其作為基因教育的動手實例，”Symmons說。Lupiáñez補充道：“整個項目真的非常有趣，我們接觸到了許多通常與遺傳學接觸很少的人。如果現(xiàn)在有些人更了解基因組測序，我們肯定達到了目標。”