Скорости мутаций для 700 Y-STR локусов

[Nimissin]

Chromosome-wide characterization of Y-STR mutation rates using ultra-deep genealogies

Thomas Willems, Melissa Gymrek, G. David Poznik, Chris Tyler-Smith, The 1000 Genomes Project Y-Chromosome Working Grou, Yaniv Erlich

doi: http://dx.doi.org/10.1101/036590

Abstract

Although the utility of short tandem repeats on the Y-chromosome (Y-STRs) has long been recognized and leveraged in forensics, genealogy and paternity testing, the bulk of these applications have relied on only a few dozen loci identified as having remarkably high mutation rates. Recent efforts have expanded the set of Y-STRs with known mutation rates to two hundred markers, but the limited throughput of the capillary method for estimating mutation rates has left the mutability of most Y-STRs uncharacterized, particularly those with dinucleotide repeat units. To address this limitation, we developed a novel method capable of concurrently estimating the mutation rates of all Y-STRs by leveraging population-scale whole-genome sequencing data. Extensive simulations confirmed that our method robustly accounts for PCR stutter artifacts and obtains unbiased mutation rate estimates. Application of the method to orthogonal datasets from the 1000 Genomes Project and Simons Genome Diversity Project utilized evolutionary data from over 250,000 meioses to estimate the mutation rates of more than 700 Y-STRs with 2-6 base pair repeat units, yielding the largest such set to date. Comparison of these estimates with those from father-son studies indicated a high degree of concordance for loci that have been previously characterized. In addition, we identified nearly 100 previously uncharacterized Y-STRs with per-generation mutation rates greater than 1 in 3000. Altogether, our study provides a broadly applicable method for estimating Y-STR mutation rates from whole-genome sequencing cohorts, outlines a framework for imputing Y-STRs, vastly expands the number of identified loci with high discriminative power and provides the first chromosome-wide characterization of the mutation rates of dinucleotide short tandem repeats.

http://biorxiv.org/content/early/2016/01/15/036590

[Farroukh]

Сколько вообще Y-STR на игреке?   

[Nimissin]

Опубликована серьезно переработанная версия

http://biorxiv.org/content/early/2016/02/14/036590
 
Chromosome-Wide Characterization of Y-STR Mutation Rates
 
Abstract

Short Tandem Repeats (STRs) are mutation-prone loci that span nearly 1% of the human genome. Previous studies have estimated the mutation rates of highly polymorphic STRs using capillary electrophoresis and pedigree-based designs. While this work has provided insights into the mutational dynamics of highly mutable STRs, the mutation rates of most others remain unknown. Here, we harnessed whole-genome sequencing data to estimate the mutation rates of more than 4,500 Y-chromosome STRs (Y-STRs) with 2-6 base pair repeat units. To this end, we developed MUTEA, a new algorithm that infers STR mutation rates from population-scale high-throughput sequencing data using a high-resolution SNP-based phylogeny. After extensive intrinsic and extrinsic validations, we used MUTEA to estimate the mutation rates of STRs across the Y-chromosome using data from the 1000 Genomes Project and the Simons Genome Diversity Project. In total, we analyzed evolutionary data for over 222,000 meioses to yield the largest set of Y-STR mutation rate estimates to date. We found that the average mutation rate of polymorphic Y-STRs is an order of magnitude lower than estimates from prior studies. Using our ascertainment-free estimates, we identified determinants of STR mutation rates and built a model to predict rates for STRs across the genome. Our projection indicates that the load of de novo STR mutations exceeds the load of all other known variants. We also identified new Y-STRs for forensics and genetic genealogy, assessed the ability to differentiate between the Y-chromosomes of father-son pairs, and imputed Y-STR genotypes.

Сколько вообще Y-STR на игреке?   

В абстракте содержится ответ на вопрос уважаемого Farroukh. Более 4500 Y-STR локусов.

[Farroukh]

Благодарствую!
Судя по аннотации, это качественно новый шаг в данной науке. И хотя 4500 маркёров избыточны для генетической генеалогии (111 маркёров вполне достаточно), для криминалистики и тестов на отцовство это прорыв.

[Centurion]

4500 это не те маркеры которые в нашем представление
это все сегменты с короткими тандемными повторами где-то более двух раз включая динуклиотидные, которые очень капризны и почти всегда плохо секвенируются в ngs. палиндромные маркеры могут иметь от 2 до 7-8 копий, далее ..например стр маркеры изученные и применяемые в тестирование часто сложно-составные и имеют от 2 до 20 частей с повторами - объединяют протяженные регионы с повторами, многие "маркеры" вообще не мутируют и тд, то есть объективно полезных стров в разы меньше если провести фильтрацию.. с учетом всех факторов будет думаю не более 600-800

зы к примеру в регионе 138xxxxx там где пресловутый Y-GGAAT-1B07 есть просто очень длинющий регион с многими сотнями сегментов разной длины с повторами в стиле GGAAT

[Farroukh]

с учетом всех факторов будет думаю не более 600-800

Принимаю к сведению.
тем не менее, для чисто генеалогических целей 111-маркёрный гаплотип хватает выше крыши.

[Nimissin]

4500 это не те маркеры которые в нашем представление
это все сегменты с короткими тандемными повторами где-то более двух раз включая динуклиотидные, которые очень капризны и почти всегда плохо секвенируются в ngs. палиндромные маркеры могут иметь от 2 до 7-8 копий, далее ..например стр маркеры изученные и применяемые в тестирование часто сложно-составные и имеют от 2 до 20 частей с повторами - объединяют протяженные регионы с повторами, многие "маркеры" вообще не мутируют и тд, то есть объективно полезных стров в разы меньше если провести фильтрацию.. с учетом всех факторов будет думаю не более 600-800

зы к примеру в регионе 138xxxxx там где пресловутый Y-GGAAT-1B07 есть просто очень длинющий регион с многими сотнями сегментов разной длины с повторами в стиле GGAAT

Так говорил Centurion задолго до появления данных по FTDNA Y500...

[Farroukh]

Для 67 маркёров FTDNA v=0,0026
Для 111 маркёров FTDNA v=0,00206
Для ~450 маркёров Yfull v=0,0016

[Farroukh]

Уважаемый Nimissin,
Вы могли бы для сверки снарядов повторно опубликовать все скорости для всех длин (12, 25...450)?
Намереваюсь подправить калькулятор

[Nimissin]

Уважамый Farroukh, ниже средние значения интенсивности Y-STR мутаций, которые я использую для расчетов TMRCA (вероятность мутации на один локус на поколение 31.5 лет):
12 маркёров FTDNA - 0.00202,
25 маркёров FTDNA - 0.00242,
37 маркёров FTDNA - 0.00358,
67 маркёров FTDNA - 0.00258,
111 маркёров FTDNA - 0.00262,
около 450 маркёров YFULL - около 0.0016,
17 маркёров Yfiler - 0.00261,
23 маркёров PowerPlex Y23 - 0.00343,
27 маркёров Yfiler Plus - 0.00537.

[Шад]

Chromosome-wide characterization of Y-STR mutation rates using ultra-deep genealogies

Thomas Willems, Melissa Gymrek, G. David Poznik, Chris Tyler-Smith, The 1000 Genomes Project Y-Chromosome Working Grou, Yaniv Erlich

doi: http://dx.doi.org/10.1101/036590

Abstract

Although the utility of short tandem repeats on the Y-chromosome (Y-STRs) has long been recognized and leveraged in forensics, genealogy and paternity testing, the bulk of these applications have relied on only a few dozen loci identified as having remarkably high mutation rates. Recent efforts have expanded the set of Y-STRs with known mutation rates to two hundred markers, but the limited throughput of the capillary method for estimating mutation rates has left the mutability of most Y-STRs uncharacterized, particularly those with dinucleotide repeat units. To address this limitation, we developed a novel method capable of concurrently estimating the mutation rates of all Y-STRs by leveraging population-scale whole-genome sequencing data. Extensive simulations confirmed that our method robustly accounts for PCR stutter artifacts and obtains unbiased mutation rate estimates. Application of the method to orthogonal datasets from the 1000 Genomes Project and Simons Genome Diversity Project utilized evolutionary data from over 250,000 meioses to estimate the mutation rates of more than 700 Y-STRs with 2-6 base pair repeat units, yielding the largest such set to date. Comparison of these estimates with those from father-son studies indicated a high degree of concordance for loci that have been previously characterized. In addition, we identified nearly 100 previously uncharacterized Y-STRs with per-generation mutation rates greater than 1 in 3000. Altogether, our study provides a broadly applicable method for estimating Y-STR mutation rates from whole-genome sequencing cohorts, outlines a framework for imputing Y-STRs, vastly expands the number of identified loci with high discriminative power and provides the first chromosome-wide characterization of the mutation rates of dinucleotide short tandem repeats.

http://biorxiv.org/content/early/2016/01/15/036590

Похоже, что эта публикация вдохновила FTDNA на новый маркетинговый изыск - Big Y-700:)

[Step.A]

..... ниже средние значения интенсивности Y-STR мутаций, которые я использую для расчетов TMRCA (вероятность мутации на один локус на поколение 31.5 лет):
12 маркёров FTDNA - 0.00202,
25 маркёров FTDNA - 0.00242,
37 маркёров FTDNA - 0.00358,
67 маркёров FTDNA - 0.00258,
111 маркёров FTDNA - 0.00262,
около 450 маркёров YFULL - около 0.0016,

Уважаемый Nimissin, а какое значения интенсивности Y-STR мутаций для BigY_700 с его 830 и более маркерами?

[Nimissin]

..... ниже средние значения интенсивности Y-STR мутаций, которые я использую для расчетов TMRCA (вероятность мутации на один локус на поколение 31.5 лет):
12 маркёров FTDNA - 0.00202,
25 маркёров FTDNA - 0.00242,
37 маркёров FTDNA - 0.00358,
67 маркёров FTDNA - 0.00258,
111 маркёров FTDNA - 0.00262,
около 450 маркёров YFULL - около 0.0016,

Уважаемый Nimissin, а какое значения интенсивности Y-STR мутаций для BigY_700 с его 830 и более маркерами?

Не могу сказать. Не оценивал.