コピー数多型とヒトアルファ - デフェンシン遺伝子の発現レベルの変動defa1およびdefa3

ヒト抗菌α-デフェンシン遺伝子defa1およびdefa3で、ヒト好中球ペプチドHNP-1、HNP-2およびHNP-3をコードする予期せぬコピー数の変動を定義しました。defa1/defa3遺伝子の数と位置の両方に、8p23.1の19 kbタンデムリピートの配列に変動があり、defa1とdefa3遺伝子はタンデム遺伝子アレイ内の交換可能なバリアントカセットであるように見えます。このため、この遺伝子座の公式シンボルはdefa1a3に改訂されました。Diploidゲノムあたりの遺伝子コピーの総数は、英国の111人のコントロール個人のサンプルで4〜11の間で変化し、DEFA3を完全に欠いている人の約10％（11/111）でした。defa1は、研究されたすべての類人猿で高いコピー数にあるように見えました。繰り返しユニットの1つの可変サイトでは、両方のバリアントが、その分岐以来、人間、チンパンジー、ゴリラに持続しています。ヒト白血球の発現レベルの分析では、defa1：defa3 mRNAの相対的な割合と対応する遺伝子数との間に明確な相関が示されました。ただし、総（defa1+defa3）mRNAレベルと総遺伝子コピー数の間に関係はありませんでした。これは、トランス作動因子の重ね合わせの影響を示唆しています。他の類人猿の高コピー数でのdefa1の持続性は、重複と発散による新規遺伝子の進化の初期段階の代替モデルを示唆しています。バリアントタンデムアレイに存在する重複した遺伝子は、同じハプロタイプ上の既存の機能を維持しながら、組換えと遺伝子変換による新しい機能の組み合わせ作成のための単純な重複よりも大きな潜在的な可能性があります。

We have defined unexpectedly extensive copy number variation at the human anti-microbial alpha-defensin genes DEFA1 and DEFA3, encoding human neutrophil peptides HNP-1, HNP-2 and HNP-3. There was variation in both number and position of DEFA1/DEFA3 genes in arrays of 19 kb tandem repeats on 8p23.1, so that the DEFA1 and DEFA3 genes appear to be interchangeable variant cassettes within tandem gene arrays. For this reason, the official symbol for this locus has been revised to DEFA1A3. The total number of gene copies per diploid genome varied between four and 11 in a sample of 111 control individuals from the UK, with approximately 10% (11/111) of people lacking DEFA3 completely. DEFA1 appeared to be at high copy number in all great apes studied; at one variable site in the repeat unit, both variants have persisted in humans, chimpanzees and gorillas since their divergence. Analysis of expression levels in human white blood cells showed a clear correlation between the relative proportions of DEFA1:DEFA3 mRNA and corresponding gene numbers. However, there was no relationship between total (DEFA1+DEFA3) mRNA levels and total gene copy number, suggesting the superimposed influence of trans-acting factors. The persistence of DEFA1 at high copy number in other apes suggests an alternative model for the early stages of the evolution of novel genes by duplication and divergence. Duplicated genes present in variant tandem arrays may have greater potential than simple duplications for the combinatorial creation of new functions by recombination and gene conversion, while still preserving pre-existing functions on the same haplotype.