Human genome variability, natural selection and infectious diseases

作者: Matteo Fumagalli , Manuela Sironi

DOI: 10.1016/J.COI.2014.05.001

关键词: Human genomeBiologyGenomeGeneticsSelection (genetic algorithm)Evolutionary biologyMolecular evolutionGenetic diversityGenetic variationPopulationNatural selectionImmunologyImmunology and Allergy

摘要: The recent availability of large-scale sequencing DNA data allowed researchers to investigate how genomic variation is distributed among populations. While demographic factors explain genome-wide population genetic diversity levels, scans for signatures natural selection pinpointed several regions under non-neutral evolution. Recent studies found an enrichment immune-related genes subjected selection, suggesting that pathogens and infectious diseases have imposed a strong selective pressure throughout human history. Pathogen-mediated often targeted regulatory sites belonging the same biological pathway. Results from these potential identify mutations modulate infection susceptibility by integrating approach with molecular immunology functional annotations.

参考文章(66)
S. Gravel, B. M. Henn, R. N. Gutenkunst, A. R. Indap, G. T. Marth, A. G. Clark, F. Yu, R. A. Gibbs, C. D. Bustamante, D. L. Altshuler, R. M. Durbin, G. R. Abecasis, D. R. Bentley, A. Chakravarti, A. G. Clark, F. S. Collins, F. M. De La Vega, P. Donnelly, M. Egholm, P. Flicek, S. B. Gabriel, R. A. Gibbs, B. M. Knoppers, E. S. Lander, H. Lehrach, E. R. Mardis, G. A. McVean, D. A. Nickerson, L. Peltonen, A. J. Schafer, S. T. Sherry, J. Wang, R. K. Wilson, R. A. Gibbs, D. Deiros, M. Metzker, D. Muzny, J. Reid, D. Wheeler, J. Wang, J. Li, M. Jian, G. Li, R. Li, H. Liang, G. Tian, B. Wang, J. Wang, W. Wang, H. Yang, X. Zhang, H. Zheng, E. S. Lander, D. L. Altshuler, L. Ambrogio, C. Hartl, D. B. Jaffe, A. M. Kernytsky, J. M. Korn, H. Li, J. R. Maguire, S. A. McCarroll, A. McKenna, J. C. Nemesh, A. A. Philippakis, R. E. Poplin, A. Price, M. A. Rivas, P. C. Sabeti, S. F. Schaffner, E. Shefler, I. A. Shlyakhter, D. N. Cooper, E. V. Ball, M. Mort, A. D. Phillips, P. D. Stenson, J. Sebat, V. Makarov, K. Ye, S. C. Yoon, C. D. Bustamante, A. G. Clark, A. Boyko, J. Degenhardt, S. Gravel, R. N. Gutenkunst, M. Kaganovich, A. Keinan, P. Lacroute, X. Ma, A. Reynolds, L. Clarke, P. Flicek, F. Cunningham, J. Herrero, S. Keenen, E. Kulesha, R. Leinonen, W. M. McLaren, R. Radhakrishnan, R. E. Smith, V. Zalunin, X. Zheng-Bradley, J. O. Korbel, A. M. Stutz, S. Humphray, M. Bauer, R. K. Cheetham, T. Cox, M. Eberle, T. James, S. Kahn, L. Murray, A. Chakravarti, K. Ye, F. M. De La Vega, Y. Fu, F. C. L. Hyland, J. M. Manning, S. F. McLaughlin, H. E. Peckham, O. Sakarya, Y. A. Sun, E. F. Tsung, M. A. Batzer, M. K. Konkel, J. A. Walker, R. Sudbrak, M. W. Albrecht, V. S. Amstislavskiy, R. Herwig, D. V. Parkhomchuk, S. T. Sherry, R. Agarwala, H. M. Khouri, A. O. Morgulis, J. E. Paschall, L. D. Phan, K. E. Rotmistrovsky, R. D. Sanders, M. F. Shumway, C. Xiao, G. A. McVean, A. Auton, Z. Iqbal, G. Lunter, J. L. Marchini, L. Moutsianas, S. Myers, A. Tumian, B. Desany, J. Knight, R. Winer, D. W. Craig, S. M. Beckstrom-Sternberg, A. Christoforides, A. A. Kurdoglu, J. V. Pearson, S. A. Sinari, W. D. Tembe, D. Haussler, A. S. Hinrichs, S. J. Katzman, A. Kern, R. M. Kuhn, M. Przeworski, R. D. Hernandez, B. Howie, J. L. Kelley, S. C. Melton, G. R. Abecasis, Y. Li, P. Anderson, T. Blackwell, W. Chen, W. O. Cookson, J. Ding, H. M. Kang, M. Lathrop, L. Liang, M. F. Moffatt, P. Scheet, T. Bloom, K. Cibulskis, T. J. Fennell, S. B. Gabriel, D. B. Jaffe, E. Shefler, C. L. Sougnez, D. R. Bentley, N. Gormley, S. Humphray, Z. Kingsbury, P. Koko-Gonzales, J. Stone, K. J. McKernan, G. L. Costa, J. K. Ichikawa, C. C. Lee, R. Sudbrak, H. Lehrach, T. A. Borodina, A. Dahl, A. N. Davydov, P. Marquardt, F. Mertes, W. Nietfeld, P. Rosenstiel, S. Schreiber, A. V. Soldatov, B. Timmermann, M. Tolzmann, M. Egholm, J. Affourtit, D. Ashworth, S. Attiya, M. Bachorski, E. Buglione, A. Burke, A. Caprio, C. Celone, S. Clark, D. Conners, B. Desany, L. Gu, L. Guccione, K. Kao, A. Kebbel, J. Knowlton, M. Labrecque, L. McDade, C. Mealmaker, M. Minderman, A. Nawrocki, F. Niazi, K. Pareja, R. Ramenani, D. Riches, W. Song, C. Turcotte, S. Wang, E. R. Mardis, R. K. Wilson, D. Dooling, L. Fulton, R. Fulton, G. Weinstock, R. M. Durbin, J. Burton, D. M. Carter, C. Churcher, A. Coffey, A. Cox, A. Palotie, M. Quail, T. Skelly, J. Stalker, H. P. Swerdlow, D. Turner, A. De Witte, S. Giles, R. A. Gibbs, D. Wheeler, M. Bainbridge, D. Challis, A. Sabo, F. Yu, J. Yu, J. Wang, X. Fang, X. Guo, R. Li, Y. Li, R. Luo, S. Tai, H. Wu, H. Zheng, X. Zheng, Y. Zhou, G. Li, J. Wang, H. Yang, G. T. Marth, E. P. Garrison, W. Huang, A. Indap, D. Kural, W.-P. Lee, W. F. Leong, A. R. Quinlan, C. Stewart, M. P. Stromberg, A. N. Ward, J. Wu, C. Lee, R. E. Mills, X. Shi, M. J. Daly, M. A. DePristo, D. L. Altshuler, A. D. Ball, E. Banks, T. Bloom, B. L. Browning, K. Cibulskis, T. J. Fennell, K. V. Garimella, S. R. Grossman, R. E. Handsaker, M. Hanna, C. Sidore, M. Snyder, X. Zhan, S. Zollner, P. Awadalla, F. Casals, Y. Idaghdour, J. Keebler, E. A. Stone, M. Zilversmit, L. Jorde, J. Xing, E. E. Eichler, G. Aksay, C. Alkan, I. Hajirasouliha, F. Hormozdiari, J. M. Kidd, S. C. Sahinalp, P. H. Sudmant, E. R. Mardis, K. Chen, A. Chinwalla, L. Ding, D. C. Koboldt, M. D. McLellan, D. Dooling, G. Weinstock, J. W. Wallis, M. C. Wendl, Q. Zhang, R. M. Durbin, C. A. Albers, Q. Ayub, S. Balasubramaniam, J. C. Barrett, D. M. Carter, Y. Chen, D. F. Conrad, P. Danecek, E. T. Dermitzakis, M. Hu, N. Huang, M. E. Hurles, H. Jin, L. Jostins, T. M. Keane, S. Q. Le, S. Lindsay, Q. Long, D. G. MacArthur, S. B. Montgomery, L. Parts, J. Stalker, C. Tyler-Smith, K. Walter, Y. Zhang, M. B. Gerstein, M. Snyder, A. Abyzov, S. Balasubramanian, R. Bjornson, J. Du, F. Grubert, L. Habegger, R. Haraksingh, J. Jee, E. Khurana, H. Y. K. Lam, J. Leng, X. J. Mu, A. E. Urban, Z. Zhang, Y. Li, R. Luo, G. T. Marth, E. P. Garrison, D. Kural, A. R. Quinlan, C. Stewart, M. P. Stromberg, A. N. Ward, J. Wu, C. Lee, R. E. Mills, X. Shi, S. A. McCarroll, E. Banks, M. A. DePristo, R. E. Handsaker, C. Hartl, J. M. Korn, H. Li, J. C. Nemesh, J. Sebat, V. Makarov, K. Ye, S. C. Yoon, J. Degenhardt, M. Kaganovich, L. Clarke, R. E. Smith, X. Zheng-Bradley, J. O. Korbel, S. Humphray, R. K. Cheetham, M. Eberle, S. Kahn, L. Murray, K. Ye, F. M. De La Vega, Y. Fu, H. E. Peckham, Y. A. Sun, M. A. Batzer, M. K. Konkel, J. A. Walker, C. Xiao, Z. Iqbal, B. Desany, T. Blackwell, M. Snyder, J. Xing, E. E. Eichler, G. Aksay, C. Alkan, I. Hajirasouliha, F. Hormozdiari, J. M. Kidd, K. Chen, A. Chinwalla, L. Ding, M. D. McLellan, J. W. Wallis, M. E. Hurles, D. F. Conrad, K. Walter, Y. Zhang, M. B. Gerstein, M. Snyder, A. Abyzov, J. Du, F. Grubert, R. Haraksingh, J. Jee, E. Khurana, H. Y. K. Lam, J. Leng, X. J. Mu, A. E. Urban, Z. Zhang, R. A. Gibbs, M. Bainbridge, D. Challis, C. Coafra, H. Dinh, C. Kovar, S. Lee, D. Muzny, L. Nazareth, J. Reid, A. Sabo, F. Yu, J. Yu, G. T. Marth, E. P. Garrison, A. Indap, W. F. Leong, A. R. Quinlan, C. Stewart, A. N. Ward, J. Wu, K. Cibulskis, T. J. Fennell, S. B. Gabriel, K. V. Garimella, C. Hartl, E. Shefler, C. L. Sougnez, J. Wilkinson, A. G. Clark, S. Gravel, F. Grubert, L. Clarke, P. Flicek, R. E. Smith, X. Zheng-Bradley, S. T. Sherry, H. M. Khouri, J. E. Paschall, M. F. Shumway, C. Xiao, G. A. McVean, S. J. Katzman, G. R. Abecasis, T. Blackwell, E. R. Mardis, D. Dooling, L. Fulton, R. Fulton, D. C. Koboldt, R. M. Durbin, S. Balasubramaniam, A. Coffey, T. M. Keane, D. G. MacArthur, A. Palotie, C. Scott, J. Stalker, C. Tyler-Smith, M. B. Gerstein, S. Balasubramanian, A. Chakravarti, B. M. Knoppers, G. R. Abecasis, C. D. Bustamante, N. Gharani, R. A. Gibbs, L. Jorde, J. S. Kaye, A. Kent, T. Li, A. L. McGuire, G. A. McVean, P. N. Ossorio, C. N. Rotimi, Y. Su, L. H. Toji, C. TylerSmith, L. D. Brooks, A. L. Felsenfeld, J. E. McEwen, A. Abdallah, C. R. Juenger, N. C. Clemm, F. S. Collins, A. Duncanson, E. D. Green, M. S. Guyer, J. L. Peterson, A. J. Schafer, G. R. Abecasis, D. L. Altshuler, A. Auton, L. D. Brooks, R. M. Durbin, R. A. Gibbs, M. E. Hurles, G. A. McVean, , Demographic history and rare allele sharing among human populations Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. ,vol. 108, pp. 11983- 11988 ,(2011) , 10.1073/PNAS.1019276108
Kelley Harris, Rasmus Nielsen, Inferring Demographic History from a Spectrum of Shared Haplotype Lengths PLoS Genetics. ,vol. 9, pp. e1003521- ,(2013) , 10.1371/JOURNAL.PGEN.1003521
Matteo Fumagalli, Manuela Sironi, Uberto Pozzoli, Anna Ferrer-Admettla, Linda Pattini, Rasmus Nielsen, Signatures of Environmental Genetic Adaptation Pinpoint Pathogens as the Main Selective Pressure through Human Evolution PLOS Genetics. ,vol. 7, ,(2011) , 10.1371/JOURNAL.PGEN.1002355
Michael J. Bamshad, Joshua M. Akey, , , , Jacob A. Tennessen, Abigail W. Bigham, Timothy D. O’Connor, Wenqing Fu, Eimear E. Kenny, Simon Gravel, Sean McGee, Ron Do, Xiaoming Liu, Goo Jun, Hyun Min Kang, Daniel Jordan, Suzanne M. Leal, Stacey Gabriel, Mark J. Rieder, Goncalo Abecasis, David Altshuler, Deborah A. Nickerson, Eric Boerwinkle, Shamil Sunyaev, Carlos D. Bustamante, Evolution and functional impact of rare coding variation from deep sequencing of human exomes Science. ,vol. 337, pp. 64- 69 ,(2012) , 10.1126/SCIENCE.1219240
Ryan D Hernandez, Joanna L Kelley, Eyal Elyashiv, S Melton, Adam Auton, Gilean McVean, Guy Sella, Molly Przeworski, None, Classic Selective Sweeps Were Rare in Recent Human Evolution Science. ,vol. 331, pp. 920- 924 ,(2011) , 10.1126/SCIENCE.1198878
Morten Rasmussen, Sarah L. Anzick, Michael R. Waters, Pontus Skoglund, Michael DeGiorgio, Thomas W. Stafford, Simon Rasmussen, Ida Moltke, Anders Albrechtsen, Shane M. Doyle, G. David Poznik, Valborg Gudmundsdottir, Rachita Yadav, Anna-Sapfo Malaspinas, Samuel Stockton White V, Morten E. Allentoft, Omar E. Cornejo, Kristiina Tambets, Anders Eriksson, Peter D. Heintzman, Monika Karmin, Thorfinn Sand Korneliussen, David J. Meltzer, Tracey L. Pierre, Jesper Stenderup, Lauri Saag, Vera M. Warmuth, Margarida C. Lopes, Ripan S. Malhi, Søren Brunak, Thomas Sicheritz-Ponten, Ian Barnes, Matthew Collins, Ludovic Orlando, Francois Balloux, Andrea Manica, Ramneek Gupta, Mait Metspalu, Carlos D. Bustamante, Mattias Jakobsson, Rasmus Nielsen, Eske Willerslev, The genome of a Late Pleistocene human from a Clovis burial site in western Montana Nature. ,vol. 506, pp. 225- 229 ,(2014) , 10.1038/NATURE13025
Yoshan Moodley, Bodo Linz, Robert P. Bond, Martin Nieuwoudt, Himla Soodyall, Carina M. Schlebusch, Steffi Bernhöft, James Hale, Sebastian Suerbaum, Lawrence Mugisha, Schalk W. van der Merwe, Mark Achtman, Age of the association between Helicobacter pylori and man. PLOS Pathogens. ,vol. 8, pp. 1- 2 ,(2012) , 10.1371/JOURNAL.PPAT.1002693
John Novembre, Anna Di Rienzo, Spatial patterns of variation due to natural selection in humans Nature Reviews Genetics. ,vol. 10, pp. 745- 755 ,(2009) , 10.1038/NRG2632
Eugene E. Harris, Diogo Meyer, The molecular signature of selection underlying human adaptations. American Journal of Physical Anthropology. ,vol. 131, pp. 89- 130 ,(2006) , 10.1002/AJPA.20518
Towfique Raj, Joshua M. Shulman, Brendan T. Keenan, Lori B. Chibnik, Denis A. Evans, David A. Bennett, Barbara E. Stranger, Philip L. De Jager, Alzheimer disease susceptibility loci: evidence for a protein network under natural selection. American Journal of Human Genetics. ,vol. 90, pp. 720- 726 ,(2012) , 10.1016/J.AJHG.2012.02.022