Homework 2 1. [10pt] Assume you purchased two mice of - - PDF document

Homework ¡2 ¡ ¡

• 1. ¡[10pt] ¡Assume ¡you ¡purchased ¡two ¡mice ¡of ¡the ¡same ¡strain, ¡one ¡male ¡and ¡one ¡

female ¡and ¡you ¡mated ¡the ¡two ¡to ¡produce ¡offspring ¡mice. ¡Then, ¡again ¡you ¡mated ¡the ¡

• ffspring ¡mice ¡to ¡produce ¡more ¡mice. ¡Assume ¡you ¡repeat ¡this ¡process ¡1,000 ¡
• generations. ¡Further ¡assume ¡your ¡friend ¡in ¡Australia ¡also ¡performed ¡the ¡same ¡

process ¡independently ¡with ¡the ¡same ¡strain ¡of ¡mice. ¡At ¡the ¡end ¡of ¡1,000 ¡generations ¡

• f ¡mating ¡mice, ¡how ¡would ¡you ¡describe ¡the ¡difference/similarity ¡between ¡the ¡

genomes ¡of ¡your ¡mice ¡and ¡your ¡friend’s ¡mice? ¡ ¡

• 2. ¡[70pt] ¡You ¡can ¡easily ¡browse ¡the ¡HapMap ¡data ¡(http://hapmap.org) ¡using ¡the ¡

HapMap ¡browser. ¡In ¡this ¡homework ¡problem, ¡we ¡will ¡explore ¡linkage ¡ disequilibrium ¡and ¡haplotype ¡structure ¡in ¡the ¡HapMap ¡SNP ¡data ¡using ¡this ¡HapMap ¡

• browser. ¡Go ¡to ¡the ¡HapMap ¡browser ¡for ¡Phase ¡I ¡& ¡II ¡data: ¡

¡ http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/cgi-­‑perl/gbrowse/hapmap24_B36/ ¡ ¡ In ¡“Landmark ¡or ¡Region” ¡box, ¡type ¡the ¡genome ¡coordinate ¡ “chr2:135786553..136786552” ¡and ¡click ¡on ¡“Search”. ¡This ¡will ¡display ¡1Mbp ¡region ¡ around ¡the ¡LCT ¡gene. ¡ ¡ 1) ¡[5pt] ¡Under ¡“Entrez ¡genes” ¡in ¡the ¡search ¡result, ¡you ¡can ¡see ¡the ¡known ¡genes ¡in ¡ this ¡region. ¡List ¡all ¡of ¡the ¡genes ¡other ¡than ¡the ¡LCT ¡gene ¡that ¡you ¡see ¡in ¡this ¡region. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ ¡ 2) ¡[5pt] ¡Under ¡“Genome-­‑wide ¡association ¡studies”, ¡do ¡you ¡see ¡any ¡SNPs ¡with ¡ associations ¡to ¡a ¡trait? ¡What ¡is ¡the ¡SNP ¡id ¡(which ¡starts ¡with ¡‘rs’) ¡and ¡the ¡name ¡of ¡ the ¡trait ¡associated ¡with ¡this ¡SNP? ¡ We ¡will ¡use ¡a ¡software ¡called ¡“Haploview” ¡to ¡explore ¡the ¡LD ¡structure ¡in ¡the ¡ HapMap ¡data. ¡You ¡can ¡download ¡and ¡run ¡the ¡software ¡by ¡following ¡the ¡instruction ¡ here: ¡ ¡ http://www.broadinstitute.org/scientific-­‑community/science/programs/medical-­‑ and-­‑population-­‑genetics/haploview/downloads#DOWNLOADS ¡ ¡ You ¡will ¡also ¡need ¡to ¡download ¡the ¡genotype ¡data, ¡which ¡then ¡can ¡be ¡loaded ¡in ¡

• Haploview. ¡In ¡order ¡to ¡download ¡the ¡data, ¡you ¡should ¡first ¡follow ¡the ¡instruction ¡for ¡

displaying ¡the ¡1Mbp ¡region ¡around ¡the ¡LCT ¡gene ¡on ¡the ¡HapMap ¡browser ¡as ¡ described ¡above. ¡Then, ¡select ¡“Download ¡SNP ¡genotype ¡data” ¡under ¡“Reports ¡& ¡ Analysis” ¡and ¡click ¡on ¡“Configure”. ¡ ¡ On ¡the ¡next ¡screen, ¡select ¡“CEU” ¡under ¡“Population” ¡and ¡“fwd” ¡under ¡“Strand”. ¡Then, ¡ select ¡“Save ¡to ¡Disk” ¡under ¡“Output ¡format”. ¡Click ¡on ¡“go”. ¡[Note ¡that ¡“CEU” ¡is ¡for ¡ individuals ¡with ¡European ¡ancestry, ¡“YRI” ¡for ¡those ¡with ¡African ¡ancestry, ¡and ¡ “CHB” ¡for ¡those ¡with ¡Chinese ¡ancestry”.] ¡ ¡ Now, ¡you ¡can ¡load ¡the ¡saved ¡HapMap ¡data ¡for ¡the ¡CEU ¡panel ¡using ¡Haploview. ¡Run ¡ Haploview ¡and ¡click ¡on ¡“Go ¡to ¡File”>”Open ¡new ¡data”. ¡Then, ¡select ¡“HapMap ¡Format” ¡ tab ¡and ¡select ¡the ¡saved ¡data ¡file. ¡Click ¡“okay”, ¡using ¡the ¡default ¡settings. ¡ ¡ Click ¡on ¡“LD ¡Plot” ¡tab. ¡You ¡can ¡browse ¡the ¡LD ¡structure ¡in ¡the ¡data. ¡ ¡ 3) ¡[10pt] ¡Click ¡on ¡“Check ¡Markers” ¡tab. ¡What ¡are ¡the ¡minor ¡allele ¡frequencies ¡ (MAFs) ¡for ¡the ¡following ¡four ¡SNPs? ¡ ¡ SNP ¡ID ¡ ¡(Position) ¡ rs6706009 ¡(135797292) ¡ ¡ ¡ rs3769013 ¡(136272652) ¡ ¡ rs4954568 ¡(136627160) ¡ ¡ rs4440020 ¡(136706797) ¡ ¡ 4) ¡[10pt] ¡Now ¡go ¡to ¡“Haplotypes” ¡tab. ¡The ¡diagram ¡shows ¡the ¡overall ¡haplotype ¡ block ¡structures ¡in ¡the ¡CEU ¡population. ¡Which ¡block ¡has ¡the ¡greatest ¡haplotype ¡ diversity? ¡What ¡is ¡the ¡allele ¡frequency ¡of ¡the ¡most ¡frequently ¡occurring ¡haplotype ¡ within ¡this ¡block? ¡ ¡ ¡ 5) ¡[10pt] ¡Assume ¡that ¡you ¡can ¡afford ¡to ¡genotype ¡new ¡patients ¡(outside ¡of ¡the ¡ HapMap ¡samples) ¡only ¡for ¡four ¡SNPs ¡to ¡learn ¡about ¡the ¡genotypes ¡of ¡the ¡new ¡

patients ¡in ¡the ¡same ¡genome ¡region. ¡Do ¡you ¡think ¡the ¡four ¡SNPs ¡in ¡2) ¡can ¡serve ¡as ¡ tag ¡SNPs ¡reasonably ¡well? ¡Why ¡do ¡you ¡think ¡so? ¡ ¡ ¡6) ¡[10pt] ¡Download ¡the ¡HapMap ¡SNP ¡data ¡for ¡“YRI” ¡(African) ¡and ¡“CHB” ¡(Chinese) ¡ panels ¡by ¡following ¡the ¡procedure ¡used ¡for ¡“CEU” ¡panel ¡above. ¡Inspect ¡the ¡LD ¡plots ¡ for ¡these ¡two ¡additional ¡panels ¡using ¡Haploview. ¡Based ¡on ¡visual ¡inspection, ¡which ¡

• f ¡the ¡three ¡populations ¡seems ¡to ¡have ¡the ¡strongest ¡overall ¡LD? ¡

¡ 7) ¡[10pt] ¡If ¡you ¡were ¡to ¡use ¡the ¡four ¡SNPs ¡in ¡3) ¡as ¡tag ¡SNPs ¡to ¡genotype ¡the ¡genome ¡ region ¡of ¡a ¡new ¡individual, ¡for ¡which ¡ethnicity ¡of ¡the ¡new ¡patient ¡will ¡the ¡genotyping ¡ for ¡these ¡four ¡tag ¡SNPs ¡will ¡be ¡the ¡most ¡effective? ¡Explain ¡why. ¡ ¡ 8) ¡[10pt] ¡What ¡are ¡the ¡allele ¡frequencies ¡of ¡the ¡four ¡SNPs ¡in ¡2) ¡for ¡the ¡YRI ¡and ¡CHB ¡ panels? ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡