GC偏向性基因转换替换深度保守的核受体基序：单孔目动物中虚假正选择信号的产生机制

《BMC Genomics》：Collateral replacement of a conserved nuclear-receptor coactivator motif by GC-biased gene conversion in monotremes

　　

摘要

背景

GC偏向性基因转换（gBGC）是一种与重组相关的过程，它无论对蛋白质有何影响，都会使G/C等位基因相对于A/T等位基因得以固定，是分子进化分析中虚假正选择信号的已知成因。在特定的保守编码元件中，被捕获到gBGC固定了改变蛋白质的变异并在此过程中产生了虚假选择信号的例子仍然罕见。LXXLL核受体（NR）基序是多细胞生物转录中最为保守的相互作用模块之一，使其成为一项严格的检验案例。

结果

在包含48个物种的有足类样本中，所有非单孔目物种的NCOA1蛋白的NR1基序均保守为LVQLL，而在现存的两种单孔目动物——鸭嘴兽和短吻针鼹中，该基序均固定为PGQLP。多条证据表明该变异由gBGC产生而非适应性替换所致。在两种单孔目动物基因组中，NR1区域均为局部GC峰。与gBGC的预期一致，单孔目分支在整个基因上都呈现出由弱到强的替换偏向，而不仅仅局限于NR1区域。分支水平检验报告了单孔目谱系上的正选择，但位点水平检验未检测到NR1处的适应性变化。当仅限于GC保守型替换（gBGC无法驱动）时，单孔目分支的dN/dS始终低于1。该衍生基序在鸭嘴兽和短吻针鼹约5500万年的分化期间保持完全相同，并且在52个鸭嘴兽基因组中于DNA水平上完全固定。FoldX建模预测PGQLP的受体结合能力弱于祖先LVQLL（ΔΔG ≈ +6.9 kcal/mol）。同样的过程似乎也在硬骨鱼中独立发挥作用，其中NR1是约束最弱的NR框，且其替换方向追踪着局部GC背景（Spearman r = 0.93，p = 0.008）。

结论

该位点表明，中性过程可以替换深度保守的编码基序并产生虚假的正选择信号。本文所使用的多重检验组合有助于在具有异常重组或GC含量的谱系中保守编码基序发生改变时，区分gBGC与选择。