CpG岛周转事件预测增强子活性的进化变化

背景：改变转录增强子功能的遗传变化与物种间生物多样性的进化有关。多项研究关注核苷酸替换、转座以及插入和缺失在改变增强子功能中的作用。CpG岛（CGIs）最近被证明影响增强子活性，我们在此测试它们在物种间的周转如何促进增强子进化。结果：我们整合了来自九种哺乳动物多个组织的CGIs图谱和增强子活性相关的组蛋白修饰图谱，发现增强子中的CGI含量与组蛋白修饰水平增加强烈相关。CGIs在物种间表现出广泛的周转，物种特异性的CGIs在富含物种特异性活性的增强子中强烈富集，这在所有组织和物种中均如此。与具有物种特异性CGIs的增强子相关的基因在其表达中表现出一致的偏向，支持CGI周转有助于基因调控创新。我们的结果还暗示CGI周转在人类获得增强子（HGEs）的进化中起作用，这些增强子在人类胚胎发育中显示增加的活性，可能有助于人类独有特征的进化。使用人源化小鼠模型，我们展示了一个高度保守的HGE，其包含在小鼠直系同源物中缺失的大CGI，在人源化小鼠间脑中显示出在人类CGI处增加的活性。结论：总的来说，我们的结果指出CGI周转是驱动基因调控变化的机制，可能潜在地影响哺乳动物的性状进化。