预测的DNA二级结构的比较分析推断复杂的人类着丝点拓扑

二级结构是核酸由于链内相互作用而形成的非典型排列，包括碱基配对、堆叠或其他偏离标准双螺旋构象的高阶特征。尽管这些结构在RNA中得到了广泛研究，但当DNA变为单链时也能形成，这会产生拓扑障碍，影响诸如复制、转录和修复等基本的DNA相关过程，从而最终影响基因组稳定性。完整的人类基因组线性序列的可用性，包括重复位点，使得可以对不同区域的DNA二级结构进行预测。在此，我们评估了来自CHM13基因组的特殊人类位点（如着丝粒、着丝粒周围区域、核糖体DNA（rDNA）和编码区）采样而来的线性单链DNA序列的内在属性。我们对人类染色体中预测的二级结构的比较分析揭示了着丝点内二级结构的高频率、复杂性和不稳定性，且这些特性在向着丝粒周围区域逐渐下降，平均在编码区中最低。值得注意的是，着丝粒重复体在活跃和分岔域内表现出最高的拓扑复杂性，甚至与其他重复串联卫星（如在远端染色体中的rDNA）相比也是如此。我们的发现提供了着丝粒重复体内在自我杂交特性的证据，这些特性能够生成复杂的拓扑结构，可能与染色体错配相关，尤其是在着丝粒染色质受到干扰时。这些区域中非编码长RNA转录、重组及其他去染色质化和放松线性DNA的机制为所预测的DNA杂技创造了体内机会。