表达数量性状基因座 (eQTL)

表达数量性状基因座 (eQTL) 是一个基因组区域——通常由一个遗传变异标记——其等位基因与一个或多个基因的表达水平在统计学上相关。将转录本丰度视为数量表型，eQTL 作图将基因组与转录组联系起来，并提供了一种机制，通过该机制，非编码变异（包括许多与疾病相关的变异）可以通过调节基因的表达量来影响生物学。

Definition

表达数量性状基因座是指遗传变异与基因表达水平变异相关的基因座；eQTL 作图通过检测基因型与测量的转录本丰度之间的统计关联来识别此类基因座。

Scope

本主题涵盖 eQTL 的概念和作图：局部 (cis) 和远端 (trans) 效应的区别、表达对基因型的回归、组织和细胞类型依赖性，以及通过共定位解释全基因组关联信号时 eQTL 的使用。它是转录组学领域内的方法学和概念性参考，不提供临床指导。

Core questions

• 哪些遗传变异与哪些基因的表达水平相关？
• 一个变异是局部作用于附近的基因（顺式）还是远距离作用于其他地方的基因（反式）？
• eQTL 效应在不同组织和细胞类型中如何变化？
• eQTL 如何帮助解释与疾病相关的非编码变异的功能？

Key concepts

• 表达作为数量表型
• 顺式 eQTL 与反式 eQTL
• 基因型-表达关联检测
• 组织和细胞类型特异性
• 等位基因表达不平衡
• 与 GWAS 信号共定位
• 跨基因和变异的多重检验校正

Mechanisms

eQTL 作图将来自相同个体的基因型数据与转录组测量结果配对，并针对每个基因，检测表达是否与附近或全基因组变异的等位基因系统性地变化，通常通过回归分析。影响其所调控基因的附近变异被称为顺式 eQTL，通常通过改变启动子、增强子或转录本稳定性来发挥作用，而反式 eQTL 则在远距离发挥作用，通常通过转录因子等中间调节因子。由于调节效应通常具有背景特异性，因此相同的变异可能在一个组织或细胞类型中是 eQTL，而在另一个组织或细胞类型中则不是，正如 Dimas 及其同事对细胞类型依赖性所展示的，以及 GTEx 图谱在许多人类组织中绘制的那样。当 eQTL 与疾病关联信号重合时，共定位分析可以表明该变异通过调节该基因的表达来影响性状；Lappalainen 及其同事进行的转录组和基因组测序研究进一步将变异与表达水平和转录本结构联系起来。

Clinical relevance

eQTL 对于解释落在非编码区域的大部分疾病相关变异至关重要，通过提名那些变异改变其调控的基因。作为一个参考主题，本条目解释了基因型到表达的联系是如何建立和用于研究的；它不是个体诊断或治疗决策的基础。

Evidence & guidelines

参考资源包括群体 eQTL 研究（Dimas 及其同事；Lappalainen 及其同事）和 GTEx 图谱，它们共同定义了顺式/反式作图、组织特异性以及与关联研究整合的标准方法。这些是方法学参考而非临床指南。

History

将基因表达视为可遗传的数量性状的观念在 2000 年代兴起，当时全基因组基因分型与表达谱分析相结合，以绘制顺式和反式调控变异。到 2009 年的研究确立了 eQTL 效应的细胞类型和组织依赖性，2013 年左右基于测序的研究将变异与表达水平和异构体使用联系起来，随后 GTEx 项目生成了全组织范围的遗传调控效应参考图谱。

Debates

反式 eQTL 的检测和重复性

顺式 eQTL 相对容易检测，因为效应是局部的且检测范围受限，而反式 eQTL 需要全基因组检测，效应较小，且更难重复，导致远距离调控的全貌尚未完全绘制。

Key figures

• Emmanouil Dermitzakis
• Tuuli Lappalainen
• Barbara Stranger

Seminal works

• dimas-2009
• lappalainen-2013
• gtex-2020

Frequently asked questions

顺式 eQTL 和反式 eQTL 有什么区别？

顺式 eQTL 是位于其影响表达的基因附近的变异，通常在局部发挥作用，例如作用于启动子或增强子。反式 eQTL 影响基因组中远处的基因，通常通过转录因子等中间调节因子间接发挥作用。

为什么 eQTL 对解释 GWAS 结果有用？

许多与疾病相关的变异位于非编码 DNA 中，不直接改变蛋白质。如果这样的变异也是一个 eQTL，它就指向了它所调节表达的基因，为该变异如何影响性状提供了一个合理的机制。