Systems genetics uncover new loci containing functional gene candidates in Mycobacterium tuberculosis-infected Diversity Outbred mice
Notice bibliographique
Résumé
Mycobacterium tuberculosis infects two billion people across the globe, and results in 8-9 million new tuberculosis (TB) cases and 1-1.5 million deaths each year. Most patients have no known genetic basis that predisposes them to disease. Here, we investigate the complex genetic basis of pulmonary TB by modelling human genetic diversity with the Diversity Outbred mouse population. When infected with M. tuberculosis, one-third develop early onset, rapidly progressive, necrotizing granulomas and succumb within 60 days. The remaining develop non-necrotizing granulomas and survive longer than 60 days. Genetic mapping using immune and inflammatory mediators; and clinical, microbiological, and granuloma correlates of disease identified five new loci on mouse chromosomes 1, 2, 4, 16; and three known loci on chromosomes 3 and 17. Further, multiple positively correlated traits shared loci on chromosomes 1, 16, and 17 and had similar patterns of allele effects, suggesting these loci contain critical genetic regulators of inflammatory responses to M. tuberculosis. To narrow the list of candidate genes, we used a machine learning strategy that integrated gene expression signatures from lungs of M. tuberculosis-infected Diversity Outbred mice with gene interaction networks to generate scores representing functional relationships. The scores were used to rank candidates for each mapped trait, resulting in 11 candidate genes: Ncf2, Fam20b, S100a8, S100a9, Itgb5, Fstl1, Zbtb20, Ddr1, Ier3, Vegfa, and Zfp318. Although all candidates have roles in infection, inflammation, cell migration, extracellular matrix remodeling, or intracellular signaling, and all contain single nucleotide polymorphisms (SNPs), SNPs in only four genes (S100a8, Itgb5, Fstl1, Zfp318) are predicted to have deleterious effects on protein functions. We performed methodological and candidate validations to (i) assess biological relevance of predicted allele effects by showing that Diversity Outbred mice carrying PWK/PhJ alleles at the H-2 locus on chromosome 17 QTL have shorter survival; (ii) confirm accuracy of predicted allele effects by quantifying S100A8 protein in inbred founder strains; and (iii) infection of C57BL/6 mice deficient for the S100a8 gene. Overall, this body of work demonstrates that systems genetics using Diversity Outbred mice can identify new (and known) QTLs and functionally relevant gene candidates that may be major regulators of complex host-pathogens interactions contributing to granuloma necrosis and acute inflammation in pulmonary TB.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».