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A Neutrality Test for Detecting Selection on DNA Methylation Using Single Methylation Polymorphism Frequency Spectrum

机译：使用单甲基化多态性频谱检测DNA甲基化选择的中性测试

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Inheritable epigenetic mutations (epimutations) can contribute to transmittable phenotypic variation. Thus, epimutations can be subject to natural selection and impact the fitness and evolution of organisms. Based on the framework of the modified Tajima’s D test for DNA mutations, we developed a neutrality test with the statistic “Dm” to detect selection forces on DNA methylation mutations using single methylation polymorphisms. With computer simulation and empirical data analysis, we compared the Dm test with the original and modified Tajima’s D tests and demonstrated that the Dm test is suitable for detecting selection on epimutations and outperforms original/modified Tajima’s D tests. Due to the higher resetting rate of epimutations, the interpretation of Dm on epimutations and Tajima’s D test on DNA mutations could be different in inferring natural selection. Analyses using simulated and empirical genome-wide polymorphism data suggested that genes under genetic and epigenetic selections behaved differently. We applied the Dm test to recently originated Arabidopsis and human genes, and showed that newly evolved genes contain higher level of rare epialleles, suggesting that epimutation may play a role in origination and evolution of genes and genomes. Overall, we demonstrate the utility of the Dm test to detect whether the loci are under selection regarding DNA methylation. Our analytical metrics and methodology could contribute to our understanding of evolutionary processes of genes and genomes in the field of epigenetics. The Perl script for the “Dm” test is available at (last accessed December 18, 2014).
机译：可遗传的表观遗传突变（表位突变）可导致可传播的表型变异。因此，突变可能是自然选择的，并且会影响生物的适应性和进化。在改良的Tajima的DNA突变D检验框架的基础上，我们开发了一种中性检验，使用统计信息“ D m ”来检测使用单甲基化多态性对DNA甲基化突变的选择力。通过计算机仿真和经验数据分析，我们将D m 检验与原始和改进的Tajima的D检验进行了比较，并证明了D m 检验适用于检测变异的选择并胜过原始/修改过的田岛D测验。由于表位变异的重置率较高，因此在推断自然选择时，对表位变异的D m 的解释和Tajima对DNA突变的D检验可能会有所不同。使用模拟和经验的全基因组多态性数据进行的分析表明，在遗传和表观遗传选择下的基因表现不同。我们对最近起源的拟南芥和人类基因进行了D m 检验，结果表明新近进化的基因含有较高水平的稀有等位基因，这表明表位变异可能在基因和基因组的起源和进化中起作用。总的来说，我们证明了D m 检验在检测基因座是否处于DNA甲基化选择中的实用性。我们的分析指标和方法可以帮助我们理解表观遗传学领域中基因和基因组的进化过程。用于“ D m ”测试的Perl脚本可在（最后访问于2014年12月18日）获得。

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