ハプログループ特異的先祖代々のY染色体変異によって引き起こされたハプログループ間のDYF387S1コピー数分布の違い

Differences in DYF387S1 copy number distribution among haplogroups caused by haplogroup-specific ancestral Y-chromosome mutations.

• Haruhiko Watahiki
• Koji Fujii
• Takashi Fukagawa
• Yusuke Mita
• Tetsushi Kitayama
• Natsuko Mizuno

抄録

DYF387S1は、Y染色体ハプロタイプ参照データベース(YHRD, https://yhrd.org)に収録されている法医学遺伝学で使用されている主要なY染色体ショートタンデムリピート(Y-STR)であり、急速に変異するY-STRとして知られています。DYF387S1は多座マーカーであり、2つのパラログは染色体の構造的変異が起こりやすい領域である回文配列内にある。本研究では、日本人集団におけるDYF387S1のコピー数分布を調べ、2つのDYF387S1パラログを別々にタイピングした。その結果、ハプログループ間でDYF387S1のコピー数に差が見られ、その差はハプログループ固有の先祖代々のY染色体変異（欠失、重複、非allelic遺伝子変換など）に起因していることが示唆された。ハプログループCでは、パラグループC-M130*では共通の先祖Y染色体で2つのDYF387S1パラログ間の遺伝子変換が、ハプログループC-M131では共通の先祖Y染色体でDYF387S1の複製が発生していたと考えられます。一方、ハプログループDでは、パラグループD-M57*の共通祖先Y染色体で上流のDYF387S1パラログの欠失が発生している可能性が高く、ハプログループD-M125の共通祖先Y染色体では残りのDYF387S1パラログの重複が示唆されている。ハプログループOでは、DYF387S1のコピー数を変化させる構造変異は、おそらく共通先祖代々のY染色体では発生していなかったと思われます。また、ハプログループNではDYF387S1の1つのパラログの欠失が、ハプログループQではDYF387S1の1つのパラログの欠失またはDYF387S1の遺伝子変換が起こったことが示唆されています。ハプログループC、D、N、O、Qは他の集団でも観察されていることから、本研究で示された先祖代々の突然変異事象は、世界の他の地域のDYF387S1多型に影響を与えている可能性があります。

DYF387S1 is a major Y-chromosome short tandem repeat (Y-STR) used in forensic genetics that is included in the Y-chromosomal haplotype reference database (YHRD, https://yhrd.org) and it is known as a rapidly mutating Y-STR. DYF387S1 is a multi-locus marker and the two paralogs are within a palindromic sequence which is a region prone to structural chromosome mutation. In this study, we investigated DYF387S1 copy number distribution and separately typed the two DYF387S1 paralogs in a Japanese population. We found different DYF387S1 copy numbers among haplogroups indicating that the differences had been caused by haplogroup-specific ancestral Y-chromosomal mutations, such as deletion, duplication and non-allelic gene conversion. In haplogroup C, it is likely that gene conversion between two DYF387S1 paralogs had occurred in the common ancestral Y-chromosome for paragroup C-M130* and duplication of DYF387S1 had occurred in the common ancestral Y-chromosome for haplogroup C-M131. Meanwhile, in haplogroup D, deletion of the upstream DYF387S1 paralog is likely to have occurred in the common ancestral Y-chromosome for paragroup D-M57* and duplication of the remaining DYF387S1 paralog is indicated in the common ancestral Y-chromosome for haplogroup D-M125. In haplogroup O, structural mutations changing the DYF387S1 copy number had probably not occurred in the common ancestral Y-chromosome. We also suggest that deletion of one DYF387S1 paralog occurred in haplogroup N and that deletion of one DYF387S1 paralog or DYF387S1 gene conversion occurred in haplogroup Q. This is the first study that has separately typed the two DYF387S1 paralogs in a large population dataset. As haplogroups C, D, N, O and Q are also observed in other populations, the ancestral mutation events indicated by this study may have affected DYF387S1 polymorphism in other areas of the world.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.