人类与黑猩猩基因组中 GC 偏向性基因转换的基于模型的分析

GC 偏向性基因转换是一种与重组相关联的过程，它有利于 G/C 等位基因而非 A/T 等位基因的固定。在哺乳动物中，gBGC 被假设认为有助于 GC 含量的变异、序列的快速进化以及有害突变的固定，但其普遍性和一般功能性后果仍知之甚少。gBGC 很难纳入分子进化模型中，迄今为止主要使用基因组比较的汇总统计量进行研究。在此，我们引入一种新的概率模型，该模型捕捉了自然选择和 gBGC 对核苷酸替换模式的联合效应，同时允许这些效应在基因组上存在相关性。我们将该模型实现于一个名为 phastBias 的计算机程序中，该程序能够在模拟的序列比对中准确检测约 1 kb 或更长的 gBGC 片段。当应用于真实的灵长类基因组序列时，phastBias 预测出的 gBGC 片段覆盖了约 0.3% 的人类和黑猩猩基因组，并占人类与黑猩猩核苷酸差异的 1.2%。这些片段成簇分布，特别是在亚端粒区域；它们富集于重组热点和快速进化序列；并且它们表现出对 G 和 C 等位基因持续的固定偏好。我们还发现了一些证据，表明它们促成了有害等位基因的固定，包括富集了与疾病相关的多态性。这些片段为了解人类和黑猩猩谱系历史上的重组过程提供了一个独特的窗口；它们提供了额外的证据，表明兆碱基规模的重组速率具有长期保守性，同时伴随着热点的快速更替。总之，这些发现为 gBGC 在进化、功能和疾病方面的意义提供了新的见解。phastBias 程序及我们预测的片段均免费提供。