인간 동원체 다양성과 진화의 전지구적 조망

동원체는 세포 분열 시 염색체 분리에 필수적이지만, 반복적인 서열 특성으로 인해 완전한 조립 및 특성 분석이 어려웠습니다. 이로 인해 개인, 집단, 진화적 맥락에서의 동원체 다양성은 미지의 영역으로 남아있었습니다. 본 연구는 5개 대륙 28개 인구 집단을 대표하는 다양한 개인으로부터 2,110개의 완전한 인간 동원체를 조립하고 특성을 분석하여 이러한 지식 격차를 해소했습니다. 동원체 영역에 특화된 새로운 생물정보학 도구를 개발하여, 226개의 새로운 동원체 일배체형과 1,870개의 새로운 알파 위성 고차 반복(HOR) 변이를 포함한 미지의 동원체 내 변이를 밝혀냈습니다. 이동성 요소 삽입은 동원체의 30%에서 발견되었으며, 특히 16번 염색체는 운동원 부위에 예상보다 11배 높은 빈도로 Alu 요소를 포함하고 있었습니다. 대부분의 동원체는 단일 운동원 부위를 가지지만, 6%는 이중 운동원, 1% 미만은 삼중 운동원을 가지며, 이는 장독 CENP-A CUT&RUN, DiMeLo-seq 및 다세대 유전 분석으로 확인되었습니다. 운동원 위치는 무작위적이지 않고 동원체의 서열 및 구조와 밀접하게 연관되어 있음을 보여주었습니다. 또한, 인간 동원체와 인간 범유전체 참조 컨소시엄의 동원체를 비교하여 동원체 돌연변이율이 50배 이상 차이가 나며, 1번 염색체가 가장 빠르고 Y 염색체가 가장 느린 돌연변이율을 보임을 확인했습니다. 일부 동원체는 고대 인류로부터의 유전자 이입 흔적을 보여, 이들의 서열, 구조 및 진화 역사에 영향을 미쳤음을 시사합니다. 본 연구는 인간 동원체 다양성과 진화에 대한 포괄적인 이해를 제공하며, 염색체 안정성 및 질병 연구에 중요한 기반을 마련합니다.