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插入序列（IS）是原核生物中最常见的转座元件类型，通过转座并为重组提供底物而塑造基因组结构。尽管IS具有突变效应，但大多数元件在宿主物种中的进化动态仍然未知。在本研究中，我们研究了结核分枝杆菌复合群（MTBC）10,000个菌株中IS6110的动态。我们开发了一种工具，无需使用参考基因组即可从短序列读段中检测并比较IS插入。利用IS6110存在—缺失模式进行祖先状态重建（ASR），我们描述了MTBC中拷贝数（CN）的分布，推断了该元件的产生速率，并鉴定出具有大量平行IS6110插入的基因组区域。MTBC中的拷贝数从某些分支中的1个到La3（M. orygis）菌株中的30多个不等。IS6110的产生速率近似随拷贝数线性增加，并且在末端分支上升高，这与纯化选择延迟发挥作用的情况一致。IS6110的一个关键特征是其在热点区域中的出现：被靶向频率最高的5%区域占所有独立插入事件的一半。基序5'-TCTCAAAW-3'在靶位点周围及热点区域中富集，这表明这些区域中插入的累积是非随机插入与其他区域中的纯化选择共同作用的结果。最后，我们提出了生态位约束模型；根据该模型，IS6110在MTBC中的分布受这样一类区域的稀缺性所支配：这些区域同时具备适宜的DNA性质，并且对宿主的功能价值较低。
结核分枝杆菌复合群中插入序列 IS6110 的进化动态 | bioRxiv
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DOI：
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插入序列（IS）是原核生物中最常见的一类转座元件，它们通过转座以及为重组提供底物来塑造基因组结构。尽管插入序列具有显著的突变效应，但大多数元件在宿主物种中的进化动态仍然未知。在本研究中，我们考察了结核分枝杆菌复合群（MTBC）10,000 株菌株中 IS6110 的动态。我们开发了一种无需参考基因组即可利用短读长数据检测并比较 IS 插入的方法。通过对 IS6110 存在—缺失模式进行祖先状态重建（ASR），我们描述了 MTBC 中拷贝数（CN）的分布，推断该元件的产生率，并确定了存在大量平行 IS6110 插入的基因组区域。MTBC 中的拷贝数范围从某些分支中的 1 个到 La3（结核分枝杆菌 orygis 亚种）菌株中的 30 多个。IS6110 的产生率大致随拷贝数呈线性增长，并且在末端分支上升高，这与纯化选择延迟发挥作用的情形一致。IS6110 的一个关键特征是其在热点区域中的出现：被最频繁靶向的 5% 区域占所有独立插入事件的一半。靶位点周围以及热点区域中均富集 5'-TCTCAAAW-3' 基序，这表明这些区域中插入的累积是非随机插入与其他区域中的纯化选择共同作用的结果。作为本研究的总结，我们提出一种生态位约束模型；根据该模型，IS6110 在 MTBC 中的分布受以下因素支配：同时具有适宜 DNA 性质且对宿主功能价值较低的区域十分稀少。
## 利益冲突声明
## 资助信息声明
欧洲研究委员会， https://ror.org/0472cxd90，883582
瑞士国家科学基金会， https://ror.org/00yjd3n13，10000213，10001893，CRSII5_213514
## 版权
本预印本的。
本内容依据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。
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发布于 2026 年 9 月 29 日。
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2026.09.24.753865； DOI： https://doi.org/10.64898/2026.09.24.753865
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.24.753865v1?rss=1
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