Межхромосомные различия в доле CpG динуклеотидов, находящихся под действием стабилизирующего отбора в человеческом геноме

Методы секвенирования нового поколения позволили в больших количествах прочитать геномы родителей и их детей. Благодаря нескольким таким экспериментам по всему миру был накоплен большой объем данных о вероятностях de novo мутаций в человеческом геноме. Эти вероятности мутаций отличаются от вероятностей замен, полученных в результате предыдущих сравнений генома с геномами близких видов, особенно для сильно мутирующих динуклеотидов CpG. Такие данные по нукелотидным заменам предсказывают гораздо более медленное сокращение динуклеотида CpG по всему геному чем предложено от de novo данных по мутации. Одно из объяснений заключается в том, что динуклеотиды CpG сохраняются при отрицательном отборе. Мы попытались оценить долю участков CpG, испытывающих негативный отбор в геноме человека, используя три набора данных de novo мутаций и Марковскую модель нуклеотидных замен, основанную на геномных данных трех видов: Homo sapiens, Pan troglodytes и Pan paniscus. Предлагаемая математическая модель эволюции позволяет по геномам родственных видов получить максимально правдоподобные контекст-зависимые вероятности замен. Важно отметить, что эта модель учитывает повторные замены в одном и том же сайте. Наша модель выводит эволюционные длины ветвей филогенетического дерева и вероятность 256 типов точечных замен (мы используем контекcт длины 3, при этом средний нуклеотид подвержен трем возможным мутациям и одной немутации). Эти скорости замены затем сравниваются с наблюдаемыми de novo темпами мутации. На основании этого сравнения показываем что гораздо большая доля сайтов CpG испытывают негативный отбор по сравнению с не-CpG сайтами. Полученная разница равна 21.2% (95% COI от 18% до 24.3%), 23.7% (95% COI от 20,9% до 26,5%) и 25,7 (95% COI от 17,1% до 34,3%) для наборов данных de novo мутаций Iceland, Yuen и GONL. Учитывая недавнюю оценку, что 8,2% (95% COI 7,1-9,2%) генома человека находятся под отбором, мы заключаем, что по крайней мере 25% сайтов CpG находятся под отрицательным отбором.