Nanopore Single-Molecule Sequencing for Mitochondrial DNA Methylation Analysis: Investigating Parkin-Associated Parkinsonism as a Proof of Concept
Notice bibliographique
Résumé
Objective: To establish a workflow for mitochondrial DNA (mtDNA) CpG methylation using Nanopore whole-genome sequencing and perform first pilot experiments on affected Parkin biallelic mutation carriers (Parkin-PD) and healthy controls. Background: Mitochondria, including mtDNA, are established key players in Parkinson's disease (PD) pathogenesis. Mutations in Parkin, essential for degradation of damaged mitochondria, cause early-onset PD. However, mtDNA methylation and its implication in PD is understudied. Herein, we establish a workflow using Nanopore sequencing to directly detect mtDNA CpG methylation and compare mtDNA methylation between Parkin-related PD and healthy individuals. Methods: To obtain mtDNA, whole-genome Nanopore sequencing was performed on blood-derived from five Parkin-PD and three control subjects. In addition, induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived midbrain neurons from four of these patients with PD and the three control subjects were investigated. The workflow was validated, using methylated and unmethylated 897 bp synthetic DNA samples at different dilution ratios (0, 50, 100% methylation) and mtDNA without methylation. MtDNA CpG methylation frequency (MF) was detected using Nanopolish and Megalodon. Results: Across all blood-derived samples, we obtained a mean coverage of 250.3X (SD ± 80.5X) and across all neuron-derived samples 830X (SD ± 465X) of the mitochondrial genome. We detected overall low-level CpG methylation from the blood-derived DNA (mean MF ± SD = 0.029 ± 0.041) and neuron-derived DNA (mean MF ± SD = 0.019 ± 0.035). Validation of the workflow, using synthetic DNA samples showed that highly methylated DNA molecules were prone to lower Guppy Phred quality scores and thereby more likely to fail Guppy base-calling. CpG methylation in blood- and neuron-derived DNA was significantly lower in Parkin-PD compared to controls (Mann-Whitney U-test p < 0.05). Conclusion: Nanopore sequencing is a useful method to investigate mtDNA methylation architecture, including Guppy-failed reads is of importance when investigating highly methylated sites. We present a mtDNA methylation workflow and suggest methylation variability across different tissues and between Parkin-PD patients and controls as an initial model to investigate.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».