Investigating Demographic History and the Conservation of Genomic Imprinting in Gibbons (Family: Hylobatidae)

Abstract

Gibbons (Family: Hylobatidae) are small and lesser-investigated apes that form a sister clade to great apes. They are distinguished by unique traits including a strong monogamy, under which genetic conflict between female and male parents is probably avoided. Genomic imprinting, parent-of-origin specific expression of genes that is hypothesized to be the consequence of the parental conflict, is therefore expected to be weak or absent in gibbons. This study obtained high-coverage genome sequences of six Hylobates lar individuals. This and published data for other gibbon species were used to examine 1) the demographic history of gibbons and 2) the conservation of molecular genetic markers for genomic imprinting. The density of ‘TGCCGC’ sequence, which is the binding motif of a zinc finger protein ZFP57 that plays a crucial role in genomic imprinting, was investigated in gibbons and other apes. High concentration of this motif in the control regions of genomic imprinting, including the IGF2-H19 imprinting control region (H19-ICR), was found in all ape species in disagreement with the prediction of weak selective pressure to maintain these motifs in monogamous gibbon genome. Low density of this motif in the background genomic regions of ape species was found to be an insufficient marker of genomic imprinting, as its low density was largely explained by the genome-wide paucity of CpG dinucleotide. More direct markers of genomic imprinting, such as differential methylation in imprinting control regions, need to be investigated to confirm the parental conflict hypothesis of genomic imprinting.;긴팔원숭이(긴팔원숭이과)는 대형 유인원과 자매군을 이루는 비교적 연구가 덜 된 소형 유인원이다. 긴팔원숭이는 다른 유인원과 달리 강한 일부일처와 같은 독특한 특징을 가지며 일부일처 체계 하에서는 부모 간의 유전적 갈등이 적을 것으로 예상된다. 따라서 부모 간의 유전적 갈등의 결과로 나타나는 유전체 각인은 긴팔원숭이에서 약화되거나 부재할 것으로 예상할 수 있다. 이 연구에서는 6개체의 흰손긴팔원숭이(Hylobates lar)의 고커버리지 유전체 서열을 얻었다. 이와 더불어 다른 긴팔원숭이 종의 선행연구 데이터를 사용하여 1) 긴팔원숭이의 인구통계학적 역사를 살펴보고 2) 유전체 각인의 분자유전학적 마커의 보존을 확인하고자 하였다. 유전체 각인에 중요한 역할을 하는 아연 집게 단백질 ZFP57의 DNA 결합 모티프인 ‘TGCCGC’ 서열이 긴팔원숭이를 포함한 유인원들에게서 조사되었다. IGF2-H19 각인 조절 지역(H19-ICR)을 포함한 유전체 각인의 타겟 지역에서 이 모티프가 집중된 것을 모든 유인원 종에서 확인하였으며, 이는 일부일처 긴팔원숭이에서 이 모티프를 유지하려는 선택압이 약화되었을 것이라는 예측과 반대되는 결과를 제시하였다. 또 유전체 수준에서의 해당 모티프의 낮은 밀도는 유전체의 CpG 서열의 결핍으로 설명 가능하므로 유전체 각인의 마커로 사용되기에는 불충분하다는 결론을 얻었다. 따라서 유전체 각인의 부모갈등 가설을 검증하기 위해서는 각인 조절 부위에서의 부∙모 기원에 따른 차별적인 메틸화와 같은 유전체 각인의 직접적인 마커가 필요하다.