Nuclear-embedded mitochondrial DNA sequences in 66,083 human genomes

세포소기관에서 세포핵으로의 DNA 전달은 endosymbiotic event의 결과물입니다. Nuclear-mitochondrial segment (NUMTs)의 대부분은 인간이라는 종으로 분화되기 전의 고대에 발생한 것으로 생각됩니다. 우리는 암에 걸린 12,509명을 포함한 전체 66,083명의 genome sequence를 분석하여 미토콘드리아 DNA가 핵으로 지속적인 이동을 통한 complex NUMT 상황에 기여하는 것을 보였습니다. 99% 이상의 사람들이 서로 다른 1,637개의 NUMT 중 하나 이상을 가지고 있으며, 8명 중 1명은 전체 인구의 0.1% 미만만 가진 희귀한 NUMT를 가지고 있습니다. 우리가 확인한 현존하는 NUMT의 90% 이상이 인간이 유인원에서 갈라진 이후에 nuclear genome에 삽입된 것으로 확인했습니다. 일단 nuclear genome에 삽입되면 sequence는 미토콘드리아 내의 evolutionary constraint에 제약 받지 않으며 NUMT-specific mutation은 미토콘드리아 DNA와 다른 mutational signature를 가집니다. De novo NUMT는 birth에 대해 104명 중 한 번, cancer에 대해 103명당 한 번 germline에서 관찰되었습니다. NUMT는 PR domain zinc-finger protein 9 (PRDM9) binding과 관련된 double strand break repair와 같은 여러 메커니즘을 포함하여 nuclear insertion되는데 이때 non-coding mitochondrial DNA를 우선적으로 포함하여 transcription과 replication을 각각의 origin에 연결합니다. Tumor-specific NUMT의 빈도는 myxoid liposarcoma에서의 probably causal insertion을 포함하여 암 종류에 따라 달랐습니다. 우리는 NUMT의 사이즈와 genomic location을 기반으로 NUMT 선택에 대한 증거를 발견하여 highly heterogenous하고 dynamic한 human NUMT landscape을 형성했습니다.