Moleküler Adaptasyon ve Seçilim Tespiti
Moleküler adaptasyon, pozitif seçilim tarafından yönlendirilen dizilerdeki evrimsel değişimi ifade etmektedir ve çeşitli istatistiksel testler, bu değişimin nötr arka plana karşı bıraktığı izleri tespit etmektedir.
Tanım
Moleküler adaptasyon, pozitif doğal seçilim tarafından desteklenen nükleik asit veya protein dizilerindeki değişiklikleri ifade etmektedir. Seçilim tespiti ise bu tür adaptif değişimi belirlemek ve onu nötr evrim ile demografik etkilerden ayırmak için kullanılan istatistiksel yöntemleri içermektedir.
Kapsam
Bu konu, doğal seçilimin moleküler verilerde nasıl tespit edilebilir izler bıraktığını, kodlama değiştiren (nonsynonymous) ve eşanlamlı (synonymous) sübstitüsyon oranlarının karşılaştırılmasını, polimorfizmi ıraksama ile karşılaştıran testleri, seçilim süpürmeleri için taramaları ve seçilimi demografik geçmişten ayırmanın zorluklarını kapsamaktadır.
Temel sorular
- Pozitif seçilim, dizi verilerinde nasıl tespit edilebilir bir iz bırakmaktadır?
- Kodlama değiştiren (nonsynonymous) ve eşanlamlı (synonymous) sübstitüsyonların oranı, seçilim hakkında neyi ortaya koymaktadır?
- Polimorfizm ve ıraksamayı karşılaştıran testler, adaptasyonu nasıl tanımlamaktadır?
- Seçilim süpürmeleri nasıl tespit edilebilmekte ve seçilim demografiden nasıl ayrılmaktadır?
Temel kuramlar
- Seçilim için Oran-Oran Testleri
- Amino asit değiştiren (nonsynonymous) sübstitüsyonların oranını sessiz (synonymous) sübstitüsyonların oranıyla karşılaştırmak, oran düşük olduğunda arındırıcı seçilimi, birden yüksek olduğunda ise pozitif seçilimi ortaya koymaktadır; bu testlerde nötr beklentiler temel alınmaktadır.
- Polimorfizm-Iraksama Testleri
- Tür içi polimorfizmi, seçilmiş ve nötr lokuslardaki türler arası ıraksama ile karşılaştıran çerçeveler, adaptasyon tarafından yönlendirilen sübstitüsyonların oranını tahmin etmektedir.
Mekanizmalar
Seçilim tespiti, nötr beklentilerden sapmalara dayanmaktadır. dN/dS oranı, amino asit değiştiren sübstitüsyonları eşanlamlı sübstitüsyon oranlarıyla karşılaştırmaktadır: birden düşük değerler arındırıcı seçilimi, birden yüksek değerler ise tekrarlayan pozitif seçilimi işaret etmektedir. Lokus frekans spektrumuna dayalı testler, yakın zamanda gerçekleşen seçilim süpürmelerinin bıraktığı nadir varyantlara doğru olan çarpıklığı tespit etmektedir. Tür içi polimorfizmi türler arası ıraksama ile karşılaştıran yöntemler, sübstitüsyonları nötr ve adaptif sınıflara ayırmaktadır. Popülasyon büyümesi, darboğazlar ve yapı seçilimi taklit edebileceğinden, sağlam çıkarım için demografik geçmişin kontrol edilmesi gerekmektedir; bu genellikle aday bölgelerin genom çapındaki nötr arka planlarla karşılaştırılmasıyla yapılmaktadır.
Klinik önem
Moleküler adaptasyonun tespiti, konak-patojen çatışmalarında, bağışıklık sistemi lokuslarında ve ilaç hedeflerinde hızla evrimleşen genleri belirleyerek, aşı ve tedavi tasarımı için önemli olan direnç veya immün kaçış için seçilim altındaki bölgelerin tanımlanmasına yardımcı olmaktadır.
Tarihçe
Nötr kuramı takiben, seçilimi tespit etme yöntemleri hızla gelişmiştir: kodon tabanlı dN/dS modelleri ve polimorfizmin ıraksama ile karşılaştırılması 1980'lerin sonları ve 1990'larda ortaya çıkmıştır. Genom çapında dizileme daha sonra seçilim süpürmeleri için taramaları ve adaptif evrimin genom çapındaki oranının tahminlerini mümkün kılmıştır.
Tartışmalar
- Seçilimi Demografiden Ayırma
- Demografik olaylar ve seçilim, dizi verilerinde örtüşen izler üretebildiği için, genom çapındaki seçilim taramalarının ve adaptasyon tahminlerinin güvenilirliği metodolojik bir endişe olmaya devam etmektedir.
Öne çıkan isimler
- Masatoshi Nei
- Ziheng Yang
- John McDonald
- Martin Kreitman
İlgili konular
Temel eserler
- saetreRavinet2019
- futuyma2017
- ohta1973
Sıkça sorulan sorular
- Birden büyük bir dN/dS oranı neyi işaret etmektedir?
- Bu durum, amino asit değiştiren sübstitüsyonların sessiz olanlardan daha hızlı biriktiğini, yani o gen veya lokus setinde protein değişimini destekleyen tekrarlayan pozitif seçilimin bir göstergesi olduğunu işaret etmektedir.
- Demografi, seçilimi tespit etmek için neden bir sorun teşkil etmektedir?
- Popülasyon büyüklüğü değişiklikleri, darboğazlar ve yapı, seçilimin bıraktığına benzer dizi paternleri üretebildiği için, analizlerin demografik geçmişi hesaba katması, bunu adaptasyonla karıştırmamak adına gerekmektedir.