Rare k-mers reveal centromere haplogroups underlying human diversity and cancer translocations
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Centromeres are among the most diverse and dynamically evolving regions of the human genome and are commonly affected in various human cancers. However, organized into highly repetitive α-satellite higher-order repeats (HORs), human centromere sequences have long resisted detailed genomic analysis. Although the development of long-read sequencing platforms has enabled the analysis of complete centromere sequences, their application to a large set of samples is still largely limited, preventing our understanding of centromere variation and haplotype structures across large human populations and the structural basis of centromere-involving translocations in cancer. Here we show that rare k-mers present in centromeric regions can serve as effective markers for dissecting the complexity of centromere structure, particularly that of active α-satellite HOR arrays (aHOR arrays), across human populations and for understanding centromere-involving abnormalities in cancer. Based on rare k-mer-based clustering, centromere aHOR arrays are clustered into discrete haplogroups (aHOR-HGs) with distinct structural features. These k-mers were also used to develop a framework that enables the inference of haplogroups in a given sample based on short-read whole genome sequencing (WGS) data (ascairn). By applying ascairn to large-scale human population datasets ( n > 3,300), we revealed the diversity of aHOR-HGs and their geographic histories across populations. The rare k-mer-based approach was also applied to investigate the structure of 1p/19q co-deletion, a highly recurrent centromere-involving translocation in IDH -mutated oligodendrogliomas. Analyzing short-read WGS data from 142 cases with 1p/19q co-deletion using rare k-mers, we showed that breakpoints of 1p/19q co-deletion were mapped to aHOR arrays in chromosomes 1 ( D1Z7 ) and 19 ( D19Z3 ), which was validated by long-read sequencing of two 1p/19q co-deletion-positive cases. Notably, the translocation preferentially involved haplogroups composed of haplotypes containing larger regions susceptible to rearrangement. These results highlight the role of rare k-mers in dissecting the complexity of centromere sequences and their evolutionary history as well as understanding centromere-involving abnormalities associated with human diseases.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».