完整端粒到端粒人类基因组中潜在 CTCF 结合位点的全景图

CCCTC结合因子（CTCF）是人类基因组的主调控因子，能够直接调节转录以及三维基因组组织。然而，先前构建的人类全基因组范围内的CTCF结合位点图谱基于不完整的基因组组装，因而遗漏了许多重复性强、难以测序的区域。在本研究中，我们利用端粒到端粒的人类基因组组装，建立了潜在CTCF结合位点的完整目录，并表征了其在着丝粒卫星、rDNA阵列和近端着丝粒染色体短臂中的功能。通过采用按GC含量分层的置换检验，我们发现CTCF基序在18号、20号和X染色体的α卫星活性高阶重复序列、rDNA阵列以及γ卫星中显著富集。在近端着丝粒染色体短臂内，CTCF基序集中分布于rDNA阵列和复合β卫星中低甲基化且可及的区域。尽管这些短臂具有高度序列同源性，大多数潜在CTCF位点仍表现出短臂特异性。跨短臂共享位点落入频繁发生重组的拟同源区域的可能性高出1.7倍，且其密度随序列镶嵌性增加而升高。将我们的分析扩展至非人灵长类基因组组装后，我们表明，CTCF在γ卫星和rDNA阵列中的富集在不同物种间是一致的。亚端粒异染色质间隔区包含的CTCF位点主要来源于古老的LINE元件，而谱系特异性的节段性重复则充当了物种间位点转移机制。我们相信，这些发现将为未来研究CTCF在人类基因组重复区域中的功能奠定基础。

CCCTC结合因子（CTCF）是人类基因组的主调控因子，能够直接调节转录和三维基因组组织。然而，先前人类全基因组范围内其结合位点图谱是基于不完整的基因组组装构建的，因此遗漏了许多重复性强、难以测序的区域。在此，我们利用端粒到端粒的人类基因组组装，建立了一个完整的潜在CTCF结合位点目录，并表征了其在着丝粒卫星、rDNA阵列以及近端着丝粒染色体短臂中的功能。采用按GC含量分层的置换检验，我们发现CTCF基序在18号、20号和X染色体的α-卫星活性高阶重复序列、rDNA阵列以及γ-卫星中显著富集。在近端着丝粒染色体短臂内，CTCF基序集中分布于rDNA阵列和复合β-卫星中低甲基化且可及的区域。尽管短臂之间具有高度序列同源性，但大多数潜在CTCF位点仍具有臂特异性。跨短臂共享位点落在频繁发生重组的拟同源区域中的可能性高出1.7倍，且其密度随序列镶嵌性增加而升高。将分析扩展至非人灵长类基因组组装后，我们表明，CTCF在γ-卫星和rDNA阵列中的富集在不同物种间是一致的。亚端粒异染色质间隔区包含的CTCF位点主要来源于古老的LINE元件，而谱系特异性的片段重复则充当了物种间位点转移的机制。我们相信，这些发现将为未来研究CTCF在人类基因组重复区域中的功能奠定基础。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.18.739380v1?rss=1

🏷️ CTCF结合位点 端粒到端粒基因组 重复序列 着丝粒卫星DNA rDNA阵列 三维基因组调控