Allel Frekans Spektrumu ve Bölge Frekans Spektrumu
Allel (veya bölge) frekans spektrumu, bir örneklemdeki varyant frekanslarının dağılımını ifade etmektedir: bu spektrum, kaç değişken bölgede bir, iki ve örneklem boyunca daha fazla kopyada bir allelin bulunduğunu saymaktadır. Demografik tarih ve doğal seçilimin bu dağılım üzerinde kendine özgü bir iz bırakması nedeniyle, spektrum popülasyon genetik verilerinin en bilgilendirici özetlerinden biri olarak kabul edilmektedir.
Tanım
Bölge frekans spektrumu, bir örneklemdeki tüm değişken bölgeler boyunca, türetilmiş (veya minör) allelin sayısının dağılımıdır; eşdeğer olarak, örneklemdeki her olası allel frekansına sahip kaç bölge olduğunu tablo halinde sunmaktadır.
Kapsam
Bu madde, katlanmış (folded) ve katlanmamış (unfolded) frekans spektrumunun tanımını, nötr modeller altındaki beklentisini ve demografik ve seçilim çıkarımı için bir hedef olarak kullanımını kapsamaktadır. Bu, metodolojik bir konu olup, herhangi bir spesifik varyant frekansının klinik yorumunu sağlamamaktadır.
Temel sorular
- Frekans spektrumu, bir dizi örneklemi için nasıl tanımlanmaktadır?
- Nötr, sabit büyüklükte bir popülasyon altında spektrum nasıl görünmektedir?
- Popülasyon büyümesi, darboğazlar (bottlenecks) ve seçilim spektrumu nasıl bozmaktadır?
- Spektrum, demografik modelleri uydurmak için nasıl kullanılmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Katlanmış (folded) ve katlanmamış (unfolded) spektrum
- Türetilmiş (derived) ve atalara ait (ancestral) alleller
- Nadir varyant fazlalığı
- Tajima'nın D'si
- Demografik çıkarım
- Popülasyon büyümesinin nadir varyasyon üzerindeki etkisi
Temel kuramlar
- Frekans spektrumunun birleşme (coalescent) beklentisi
- Standart nötr birleşme (coalescent) modeli altında, i kez bulunan türetilmiş bir alleli olan bölge sayısı beklentisi 1/i ile orantılıdır ve bu durum nadir varyantların karakteristik bir fazlalığını sağlamaktadır; Tajima'nın D'si gibi istatistiklerle özetlenen bu beklentiden sapmalar, demografik değişimi veya seçilimi tespit etmek için kullanılmaktadır.
Mekanizmalar
Her ayrışan bölge (segregating site), örneklem allel sayısını spektruma katkıda bulunmaktadır. Nötr birleşme (coalescent) modeli altında beklenen spektrum, nadir varyantlara doğru yoğun bir şekilde ağırlık kazanmaktadır ve demografik olaylar onu öngörülebilir bir şekilde yeniden şekillendirmektedir: yakın zamandaki popülasyon büyümesi çok nadir varyantların sayısını artırırken, darboğazlar (bottlenecks) bunları azaltmaktadır. Seçilim de spektrumu yerel olarak kaydırmaktadır. Çıkarım yöntemleri, gözlemlenen spektrumu beklentisiyle eşleştirerek demografik veya seçilim modellerini uydurmaktadır ve büyük örneklemlerin derin dizilemesi, yakın zamandaki hızlı insan popülasyon büyümesiyle tutarlı, bol miktarda nadir kodlama varyantı olduğunu göstermektedir.
Klinik önem
Frekans spektrumu, klinik genomikte varyantları filtrelerken kullanılan allel-frekans eşiklerinin temelini oluşturmaktadır; çünkü bir varyantın referans popülasyonlardaki nadirliği, potansiyel öneminin nasıl değerlendirildiğinin bir parçasıdır. Bu madde, frekansların popülasyon düzeyindeki dağılımını açıklamaktadır ve bireysel tanı veya tedavi kararları için bir dayanak teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Spektrumun nötr beklentisi, birleşme (coalescent) kuramına ve Tajima'nın test istatistiğine dayanmaktadır; insan ekzomları üzerindeki ampirik çalışmalar ve demografik çıkarım çerçeveleri ise gözlemlenen spektrumun popülasyon tarihini yeniden yapılandırmak ve nadir varyant yükünü karakterize etmek için nasıl kullanıldığını göstermektedir.
Tarihçe
Frekans spektrumu, polimorfizm verilerinin kompakt bir özeti olarak difüzyon ve birleşme (coalescent) kuramından ortaya çıkmıştır. Genom ve ekzom ölçekli dizileme ile pratik bir çıkarım hedefi haline gelmiş ve 2010'ların başlarında büyük insan örneklemleri üzerinde yapılan analizler, yakın zamandaki patlayıcı büyümeyi ve bunun sonucunda ortaya çıkan nadir varyant fazlalığını göstermek için spektrumu kullanmıştır.
Öne çıkan isimler
- Fumio Tajima
- Simon Gravel
- Laurent Excoffier
- Carlos Bustamante
İlgili konular
Temel eserler
- tajima-1989
- gravel-2011
- tennessen-2012
Sıkça sorulan sorular
- Katlanmış (folded) ve katlanmamış (unfolded) spektrum arasındaki fark nedir?
- Katlanmamış (unfolded) spektrum, türetilmiş alleli atalara ait olandan ayırmaktadır ve bu, hangi allelin atalara ait olduğunu bilmeyi gerektirmektedir; atalara ait durumun bilinmediği durumlarda kullanılan katlanmış (folded) spektrum ise bunun yerine minör allel sayısını kaydetmektedir.
- Frekans spektrumu neden bu kadar çok nadir varyant göstermektedir?
- Basit bir nötr model altında bile nadir varyantların baskın olması beklenmektedir ve yakın zamandaki insan popülasyon büyümesi bunu daha da artırarak, büyük örneklemlerde çok nadir varyantların büyük bir fazlalığını üretmiştir.