تنوع النيوكليوتيدات وتصنيف المتغيرات

يقيس تنوع النيوكليوتيدات مدى اختلاف تسلسلين مختارين عشوائيًا من مجموعة سكانية في المتوسط، بينما ينظم تصنيف المتغيرات الأنواع العديدة من اختلافات الحمض النووي — استبدالات النيوكليوتيدات الفردية، والإدخالات والحذف الصغيرة، والتغيرات الهيكلية الأكبر — في مصطلحات متسقة. يصفان معًا مقدار التباين الذي يحمله الجينوم وشكل هذا التباين.

Definition

تنوع النيوكليوتيدات (يُشار إليه عادةً بالحرف باي π) هو متوسط عدد اختلافات النيوكليوتيدات لكل موقع بين تسلسلين مأخوذين من مجموعة سكانية؛ وتصنيف المتغيرات هو التصنيف المنهجي للاختلافات التسلسلية الملحوظة (مثل متغيرات النيوكليوتيدات الفردية، والإدخالات والحذف، والمتغيرات الهيكلية).

Scope

يغطي هذا المدخل المقاييس الملخصة القياسية للتباين التسلسلي داخل المجموعات السكانية، وخاصة تنوع النيوكليوتيدات وعدد المواقع المتفرقة، وتصنيف أنواع المتغيرات حسب الحجم وحسب التأثير المتوقع على التسلسل. يتعامل مع هذه المفاهيم على أنها مفاهيم وصفية ومنهجية؛ ولا ينسب أهمية سريرية لمتغيرات معينة.

Core questions

• كيف يتم تلخيص مقدار التباين التسلسلي في عينة؟
• كيف يختلف تنوع النيوكليوتيدات وعدد المواقع المتفرقة كمقدرات؟
• ما هي الفئات الرئيسية للمتغيرات الجينية حسب الحجم والنوع؟
• كيف يتم تمثيل المتغيرات وتبادلها في تنسيق ملف قياسي؟

Key concepts

• تنوع النيوكليوتيدات (باي π)
• المواقع المتفرقة وثيتا واترسون
• متغير النيوكليوتيد الفردي (SNV/SNP)
• الإدخال-الحذف (indel)
• المتغير الهيكلي
• الأليلات المرجعية والبديلة
• تنسيق استدعاء المتغيرات (VCF)

Key theories

نموذج المواقع اللانهائية وثيتا

بموجب افتراض المواقع اللانهائية، تقع كل طفرة جديدة في موقع لم يسبق له أن طفر، لذلك يمكن تقدير معلمة طفرة السكان ثيتا إما من عدد المواقع المتفرقة (مقدر واترسون) أو من متوسط الاختلافات الزوجية (تنوع النيوكليوتيدات)؛ ويُعد التناقض المنهجي بين الاثنين مفيدًا في الكشف عن الانحرافات عن الحياد.

Mechanisms

يُكتشف التباين أولاً عن طريق محاذاة القراءات المتسلسلة مع جينوم مرجعي وتحديد المواقع التي تختلف؛ ثم تُصنف الاختلافات حسب الحجم والشكل. تلخص الإحصائيات الموجزة هذا في مقاييس على مستوى السكان: يكمن عدد المواقع المتفرقة وراء تقدير واترسون لثيتا، بينما تحدد متوسط الاختلافات الزوجية تنوع النيوكليوتيدات. نظرًا لأن كلاهما يقدر نفس المعلمة في ظل نموذج محايد وثابت الحجم، فإن اختلافهما (الذي صاغه تاجيما) يشير إلى التغير الديموغرافي أو الانتقاء. يسمح التمثيل الموحد في تنسيق استدعاء المتغيرات (Variant Call Format) بتخزين المتغيرات ومشاركتها ومقارنتها عبر الدراسات.

Clinical relevance

يُعد وجود مصطلحات متسقة للمتغيرات وتقديرات موثوقة للتنوع من المتطلبات الأساسية لتفسير البيانات الجينومية في البيئات الصحية، لأن نفس الفئات الوصفية تُستخدم عند فحص الجينوم المتسلسل بحثًا عن المتغيرات ذات الصلة سريريًا. يشرح هذا المدخل كيفية وصف المتغيرات وعدها، ولا يُعد أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Evidence & guidelines

أُنشئت المقدرات الأساسية لتنوع التسلسل بواسطة واترسون وتاجيما، بينما توفر الدراسات الاستقصائية الكبيرة مثل خريطة SNP البشرية المبكرة ومشروع 1000 جينوم المرجعي النطاق التجريبي للتباين البشري. يُعد تنسيق استدعاء المتغيرات (Variant Call Format) وأدواته المعيار الفعلي للمجتمع لتمثيل المتغيرات المصنفة.

History

قامت وراثة المجموعات الجزيئية المبكرة بتحديد كمية التباين من خلال مسوحات الأنزيمات المتغايرة ومواقع التقييد، ثم من خلال تسلسل الحمض النووي. قدم عمل واترسون عام 1975 وعمل تاجيما عام 1989 المقدرات التي لا تزال تُستخدم حتى اليوم، وحولت خريطة SNP البشرية لعام 2001 وكونسورتيوم التسلسل اللاحقة فهرسة المتغيرات إلى مشروع على مستوى الجينوم، مصحوبًا بتنسيقات قياسية مثل VCF لتمثيل المتغيرات الناتجة.

Key figures

• G. A. Watterson
• Fumio Tajima
• Richard Durbin
• Gonçalo Abecasis

Seminal works

• watterson-1975
• tajima-1989
• snp-map-2001

Frequently asked questions

ما الفرق بين تنوع النيوكليوتيدات وعدد المواقع المتفرقة؟

يُحصي عدد المواقع المتفرقة عدد المواقع التي تختلف في عينة، بينما يُعد تنوع النيوكليوتيدات متوسط الاختلافات بين أزواج التسلسلات؛ وكلاهما يقدر نفس المعلمة الأساسية في ظل نموذج محايد بسيط، ويُعد تناقضهما بحد ذاته مفيدًا.

هل SNP هو نفس الطفرة؟

SNP هو متغير نيوكليوتيد فردي يُلاحظ تفرقه في مجموعة سكانية؛ وينشأ من طفرة نقطية، لكن المصطلح يؤكد أن المتغير موجود بتردد ملحوظ بدلاً من أن يكون تغييرًا حديثًا في فرد واحد.