3543 мутации de novo у голштинов и монбельярдов: частота растёт на метилированных CpG-сайтах

В журнале Genetics Selection Evolution опубликован анализ герминальных мутаций de novo (DNM) у двух пород молочного скота по полногеномным последовательностям 507 животных: 369 голштинов и 138 монбельярдов, среднее покрытие превышало 16x biomedcentral.comGenetics Selection Evolutionbiomedcentral.comОткрыть источник ↗. Авторы выявили 3543 предполагаемые DNM: 1670 у голштинов и 1873 у монбельярдов. У млекопитающих такие мутации возникают лишь несколько десятков раз за поколение, а их частота зависит от ряда факторов, включая метилирование ДНК.

Два способа подсчёта мутаций

Работа использует структуру популяции скота, где небольшое число предков вносит большой вклад в современный генофонд. В первом подходе авторы реконструировали сегменты, идентичные по происхождению, которые потомки разделяют с прямыми предками через несколько поколений. Их суммарная длина составила 378,3 гигабазы у голштинов и 121,1 гигабазы у монбельярдов. Кандидаты фильтровались по качеству картирования, глубине прочтений, качеству генотипа и аллельному балансу, а 0,8 мегабазы отсекали с обоих концов каждого сегмента из-за аномальной кластеризации вариантов.

Во втором подходе команда взяла 1148 последовательностей голштинов из проекта 1000 Bull Genomes и выбрала 1 802 081 редкую биаллельную замену с частотой минорного аллеля ниже 0,001.

Замены оснований составили 82,3% DNM у голштинов и 72,0% у монбельярдов. Малые инсерции и делеции длиной 1–10 пар оснований составили 9,0% и 16,3%. Отношение транзиций к трансверсиям равнялось 2,13 у голштинов и 2,23 у монбельярдов. Для монбельярдов авторы оценили частоту DNM в 2,05 × 10⁻⁸ на пару оснований за поколение; число DNM росло с числом поколений между потомками и предками biomedcentral.comGenetics Selection Evolutionbiomedcentral.comОткрыть источник ↗.

Метилирование и горячие точки CpG

Транзиции преобладали над трансверсиями и среди DNM, и среди редких замен, причём сильнее всего были обогащены замены C>T. Внутри CpG-динуклеотидов отношение шансов для транзиций CpG>TpG составило от 10 до 30 у обеих пород. В CpG-островках высокой плотности обогащение было слабее: отношение шансов от 2 до 6.

Мутации сопоставили с данными бисульфитного секвенирования целых геномов из десяти тканей быка, включая гаметы, ранние эмбрионы, кровь, печень и жировую ткань. Локальный уровень метилирования положительно коррелировал с заменами CpG>TpG в гаметах и нескольких соматических тканях. Даже в CpG-островках мутировавшие сайты были метилированы сильнее соседних немутировавших динуклеотидов.

Некоторые мобильные элементы также мутировали чаще остального генома, особенно молодые SINE и LINE. Среди них семейства LINE/RTE-BovB, SINE/Core-RTE и SINE/tRNA-Core-RTE, обогащённые редкими заменами biomedcentral.comGenetics Selection Evolutionbiomedcentral.comОткрыть источник ↗. По заключению авторов, результаты описывают мутационный ландшафт скота и подтверждают наблюдения, сделанные у других млекопитающих.