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着丝粒在染色体分离和基因组稳定性中发挥着 essential 作用，但它们仍是人类基因组中表征最不充分的区域之一。尽管长读长测序和完整基因组组装技术取得了进展，这些区域极端的重复性和结构复杂性仍给群体规模的分析带来挑战，使其突变动态难以揭示。人类泛基因组参考联盟目前已准确组装出6,000多个着丝粒，为系统编目全球着丝粒变异提供了契机。然而，由于其高度重复的串联阵列和极端的结构变异性难以进行比对，着丝粒区域一直被系统性地排除在泛基因组比对之外。在此，我们介绍Centrolign——一种基于图的多序列比对工具。该工具将由唯一性驱动的目标函数与部分序列—部分序列比对相结合，从而实现对α卫星高阶重复序列的准确比对。Centrolign优先利用串联阵列中的稀有匹配，并借助由重组受抑形成的跨越完整着丝粒的延伸单倍型，生成能够保留祖先重复组织结构的渐进式多序列比对。将其应用于人类着丝粒后，这些比对揭示了相似卫星阵列单倍型的系统发育结构，并能够精确估计卫星阵列中的变异率、结构变异频率以及突变的空间分布模式。将Centrolign图与重复序列注释工具和泛基因组定位算法相结合，无需预先组装即可利用长读长数据准确进行变异检测和基因分型。此外，我们还表明，仅利用k-mer即可准确地对着丝粒单倍型进行亚型分类。总之，这些进展建立了一个稳健的框架，使着丝粒能够被纳入更广泛的泛基因组以及一般意义上的群体基因组学研究，从而推进我们对人类基因组演化与多样性的理解。
5 俄罗斯莫斯科；俄罗斯莫斯科国立高等经济大学生物医学研究与技术中心；生物与医学技术中心； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在限制。任何人均可出于任何目的合法地分享、再利用、重新混编或改编本材料，而无需注明原作者。
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发布于 2026 年 9 月 4 日。
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泛基因组比对揭示人类着丝粒区域的全球多样性与进化
Jordan Eizenga ， Mira Mastoras ， Julian Keith Lucas ， Julian Menendez ， Faith Okamoto ， Glenn Hickey ， Prajna Hebbar ， Sasha A. Langley ， Hailey Loucks ， Fedor Ryabov ， Yulia Zybina ， Mobin Asri ， J Matthew Franklin ， Nicolas Altemose ， 人类泛基因组参考联盟 ， Ivan A Alexandrov ， Charles H. Langley ， Benedict Paten ， Karen H Miga
bioRxiv 2026.09.03.749043； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749043
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泛基因组比对揭示人类着丝粒区域的全球多样性与进化
Jordan Eizenga ， Mira Mastoras ， Julian Keith Lucas ， Julian Menendez ， Faith Okamoto ， Glenn Hickey ， Prajna Hebbar ， Sasha A. Langley ， Hailey Loucks ， Fedor Ryabov ， Yulia Zybina ， Mobin Asri ， J Matthew Franklin ， Nicolas Altemose ， 人类泛基因组参考联盟 ， Ivan A Alexandrov ， Charles H. Langley ， Benedict Paten ， Karen H Miga
bioRxiv 2026.09.03.749043； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749043
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.749043v1?rss=1
🏷️ 人类泛基因组 着丝粒变异 多序列比对 α卫星重复序列 结构变异 群体基因组学