Mitochondrial DNA Analysis by Next Generation Sequencing Technologies in Cancer

Abstract

Background: The role of mitochondria in cancer, which has a very important role for the cell, especially in energy metabolism and the production of building blocks, is not yet fully understood. The effects of mitochondrial genome variations and haplogroups, that are determined by the combinations of polymorphisms, on different cancers are still investigated. Therefore, we aimed to optimize and use next generation sequencing protocol in cancer research by amplifying the mitochondrial genome.
Materials and Methods: Mitochondrial genome was amplified in two separate reactions with Takara LA Taq DNA polymerase from genomic DNAs obtained from glioma tumor samples. A library was constructed using the "Nextera XT DNA Library Prep Kit" and next generation sequencing was performed on MiSeq FGx device. The data were analyzed in terms of mitochondrial variations, heteroplasmy ratios and haplogroups using the "mtDNA Server" database.
Results: Next generation sequencing protocol for the mitochondrial genome was optimized. Several variations and their heteroplasmy ratios were detected for the two tumor samples that were analyzed in detail. In addition, haplogroups of these samples were also determined.
Conclusions: The impact of mitochondrial variations on cancer biology is still under investigation. Next generation sequencing technologies are a reliable method that can be used in the analysis of tumors especially with low heteroplasmy ratios.

Keywords

• Cancer
• Mitochondrial DNA
• Next generation sequencing
• Variations

Yeni Nesil Dizileme Teknolojileri İle Kanserde Mitokondriyal DNA Analizi

Abstract

Amaç: Hücre için başta enerji metabolizması ve yapı taşlarının üretimi olmak üzere oldukça önemli bir role sahip olan mitokondrinin kanserdeki rolü henüz tam olarak bilinmemektedir. Mitokondriyal genomdaki varyasyonlar ve polimorfizm kombinasyonları kullanılarak belirlenen haplogrupların farklı kanserlerdeki etkisi araştırılmaya devam edilmektedir. Bu nedenle, mitokondriyal genomu çoğaltarak yeni nesil yöntemlerle dizileme protokolünü optimize ederek kanser çalışmalarında kullanmayı amaçladık.
Materyal ve Metod: Gliom tümör örneklerinden elde edilmiş genomik DNAlar’dan mitokondriyal genom iki ayrı reaksiyon halinde Takara LA Taq DNA polimeraz ile çoğaltılmıştır. “Nextera XT DNA Library Prep Kit” kullanılarak kütüphane oluşturulmuş ve yeni nesil dizileme MiSeq FGx cihazında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler “mtDNA Server” veritabanı kullanılarak mitokondriyal varyasyonlar, heteroplazmi oranları ve haplogruplar açısından analiz edilmiştir.
Bulgular: Mitokondriyal genom için yeni nesil dizileme protokolü optimize edilmiştir. Detaylı analiz edilen iki tümör örneğinde çeşitli varyasyonlar ve bunların heteroplazmi oranları tespit edilebilmiştir. Ayrıca, örneklere ait haplogruplar da saptanmıştır.
Sonuç: Mitokondriyal varyasyonların kanser biyolojisi üzerindeki etkisi hala araştırılmaktadır. Yeni nesil dizileme teknolojileri özellikle heteroplazmi oranı düşük tümörlerin analizinde kullanılabilecek güvenilir bir yöntemdir.

Keywords

• Kanser
• Mitokondriyal DNA
• Varyasyonlar
• Yeni nesil dizileme

References

1. Wallace DC. Mitochondria and cancer. Nat Rev Cancer. 2012; 12(10):685-98.
2. Weissensteiner H, Forer L, Fuchsberger C, Schöpf B, Kloss-Brandstätter A, Specht G, et al. mtDNA-Server: next-generation sequencing data analysis of human mitochondrial DNA in the cloud. Nucleic Acids Res. 2016; 44(W1):W64-9.