Rekonstruktion und evolutionäre Geschichte der Eutheria-Chromosomen

Die Gesamtgenom-Assemblierungen von 19 plazentaren Säugetieren und zwei Außengruppe-Spezies wurden verwendet, um die Reihenfolge und Orientierung von syntenischen Fragmenten in den Chromosomen des eutherischen Vorfahren und sechs weiteren abgeleiteten Vorfahren, die zum Menschen führten, zu rekonstruieren. Für die Rekonstruktionen der chromosomalen Vorfahren entwickelten wir einen Algorithmus (DESCHRAMBLER), der probabilistisch die Nachbarschaften von syntenischen Fragmenten unter Verwendung von Chromosomen-großen und fragmentierten Genom-Assemblierungen bestimmt. Die rekonstruierten Chromosomen des eutherischen, boreoeutherischen und euarchontoglires Vorfahren umfassten jeweils >80% der Gesamtlänge des menschlichen Genoms, während die rekonstruierten Chromosomen des zuletzt gemeinsamen Vorfahren von Simians, Catarrhini, Menschenaffen sowie Menschen und Schimpansen >90% der menschlichen Genomsequenz enthielten. Diese Hochabdeckungsrekonstruktionen ermöglichten eine zuverlässige Identifizierung chromosomaler Umstrukturierungen über ∼105 My der eutherischen Evolution. Es wurde festgestellt, dass der Orang-Utan acht Chromosomen hatte, die in homologer Sequenzreihenfolge und Orientierung mit dem eutherischen Vorfahren vollständig erhalten waren, was die größte Anzahl für eine Spezies darstellt. Ruminantische Artiodactyla hatten die höchste Häufigkeit intrachromosomaler Umstrukturierungen, während interchromosomale Umstrukturierungen in muriden Nagetieren dominierten. Insgesamt wurden 162 chromosomale Bruchstellen in der Evolution des eutherischen Vorfahren-Genoms zum menschlichen Genom identifiziert; die Rate der Umstrukturierungen war jedoch signifikant niedriger (0,80/My) während der ersten ∼60 My der eutherischen Evolution und stieg dann auf über 2,0/My entlang der fünf untersuchten Primatenlinien an. Unsere Ergebnisse erweitern das Wissen über die Evolution des eutherischen Genoms erheblich und werden das Verständnis der Rolle chromosomaler Umstrukturierungen bei Anpassungen, Artenbildung und der Ätiologie von erblichen und spontan auftretenden Krankheiten erleichtern.