CTCF結合部位の蓄積は、ヒトのタンデマリー重複遺伝子間の発現の分岐を促進します

背景：真核生物のゲノムの進化の間、タンデム遺伝子の重複は、クラスター化された遺伝子ファミリーを引き起こす最も頻繁なイベントです。しかし、タンデムの重複遺伝子間の発現の発現がどのように出現し、維持されているかは不明のままです。特に、エピジェネティックな調節因子がプロセスに関与しているかどうかは不明です。 結果：マスターエピジェネティックレギュレーターであり、ヒトの唯一の既知の絶縁タンパクであるCCCTC結合因子（CTCF）が、ヒトゲノムの隣接するパラログ間の発現プロファイルと発現レベルの両方で発散することを生成する上で主要な役割を果たしていることを実証します。この現象は、隣接していない隣接する遺伝子では観察されませんでした。タンデム重複イベントの後、CTCF結合部位はパラログ間に徐々に蓄積します。この傾向は、特定の機能に関与する遺伝子にとってより顕著でした。 結論：CTCF結合部位の蓄積は、タンデムの重複遺伝子の発現の発現の発現を促進します。このプロセスは、自然選択の対象となる可能性があります。私たちの研究は、動物の多様性と複雑さの進化に対するCTCFの重要性を明らかにしています。

BACKGROUND: During eukaryotic genome evolution, tandem gene duplication is the most frequent event giving rise to clustered gene families. However, how expression divergence between tandemly duplicated genes has emerged and maintained remain unclear. In particular, it is unknown if epigenetic regulators have been involved in the process. RESULTS: We demonstrate that CCCTC-binding factor (CTCF), the master epigenetic regulator and the only known insulator protein in humans, has played a predominant role in generating divergence in both expression profiles and expression levels between adjacent paralogs in the human genome. This phenomenon was not observed for non-paralogous adjacent genes. After tandem duplication events, CTCF-binding sites gradually accumulate between paralogs. This trend was more prominent for genes involved in particular functions. CONCLUSIONS: The accumulation of CTCF-binding sites drives expression divergence of tandemly duplicated genes. This process is likely targeted by natural selection. Our study reveals the importance of CTCF to the evolution of animal diversity and complexity.