Скачать презентацию Методы детекции отбора Даже в отсутствии отбора Скачать презентацию Методы детекции отбора Даже в отсутствии отбора

7fedfe4325601c895e4bfb5d1ba0e82a.ppt

  • Количество слайдов: 21

Методы детекции отбора Методы детекции отбора

Даже в отсутствии отбора, в геноме накапливаются изменения! H 0: «нейтральная эволюция» , только Даже в отсутствии отбора, в геноме накапливаются изменения! H 0: «нейтральная эволюция» , только под воздействием генетического дрейфа! H 1: «ненейтральная эволюция» , под воздействием естественного отбора. Однако схожий эффект может часто давать сложная популяционная история.

Отбор бывает разный: Движущий - на уровне организмов. На уровне генов положительный, positive selection. Отбор бывает разный: Движущий - на уровне организмов. На уровне генов положительный, positive selection. Ka/Ks > 1 Стабилизирующий – на уровне организмов. На уровне генов очищающий (отрицательный, negative, or purifying selection) Ka/Ks <1 4 Nes << − 1) Дизруптивный – на уровне организмов. При наличии репродуктивной изоляции может вести к видообразованию. При отсутствии – к устойчивому полиморфизму. На уровне генов – балансирующий отбор и все его разновидности – преимущество гетерозигот, частотно-зависимый, плотностно-зависимый Ka/Ks > 1

Как определить наличие отбора и его разновидность Отношение несинонимичных замен к синонимичным (Ka/Ks) Ka Как определить наличие отбора и его разновидность Отношение несинонимичных замен к синонимичным (Ka/Ks) Ka (или KN) – среднее число несинонимичных замен, меняющих аминокислоту Ks – среднее число несинонимичных замен Ka/Ks > 1 – положительный отбор Ka/Ks = 1 – нет отбора Ka/Ks <1 – очищающий отбор 4 Nes << − 1) Применяется при сравнении разошедшихся последовательностей – ортологов или паралогов. Сравниваются обычно разные виды или разные копии одного гена в одном виде.

Движущий - отбор против единичного аллеля Снижение эффективности отрицательного отбора при низкой частоте аллеля Движущий - отбор против единичного аллеля Снижение эффективности отрицательного отбора при низкой частоте аллеля – одна из причин длительного сохранения в популяциях вредных рецессивных мутаций Устойчивость к варфарину в 1970 -е подтвердила эти рассчеты

Существуют генные варианты, устойчивые к СПИДу вирус иммунодефицита человека Распространение мутации ССR 5 -delta Существуют генные варианты, устойчивые к СПИДу вирус иммунодефицита человека Распространение мутации ССR 5 -delta 32 (Novembre et al. , 2005 PLo. S Biology) вирус оспы

Методы детекции отбора в догеномную эпоху Тест Мак. Дональда-Крейтмана – сравнение доли синонимичных и Методы детекции отбора в догеномную эпоху Тест Мак. Дональда-Крейтмана – сравнение доли синонимичных и несинонимичных точечных мутаций среди полиморфных и дивергировавших локусов. Фиксированные Полиморфные Синонимичные Ds Ps Несинонимичные Dn Pn Фиксированные Полиморфные Синонимичные 17 42 Несинонимичные 7 2 Данные из статьи Mc. Donald, Kreitman, 1991 по заменам в гене алкогольдегидрогеназы у дрозофил.

ВЫМЕТАНИЕ ОТБОРОМ Положительный отбор, действуя на конкретный локус, увеличивает частоту не только благоприятствуемого варианта, ВЫМЕТАНИЕ ОТБОРОМ Положительный отбор, действуя на конкретный локус, увеличивает частоту не только благоприятствуемого варианта, но и лежащих непосредственно рядом участков генома, что приводит к возникновению широких участков с неравновесием по сцеплению. Это позволяет детектировать недавние селекционные события. Но с течением времени сигнал размывается за счет рекомбинации.

Отбор идет не по генам, а по приспособленности организма Отбор идет не по генам, а по приспособленности организма

Многие распространенные наследственные болезни поддерживаются в популяци благодаря преимуществу гетерозигот. Возможно, ген муковисцидоза распространился Многие распространенные наследственные болезни поддерживаются в популяци благодаря преимуществу гетерозигот. Возможно, ген муковисцидоза распространился в европейской популяции из-за того, что гетерозиготы устойчивы к туберкулёзу, болезнь Гоше – из-за более высокого интеллекта гетерозигот

Отбор против гетерозигот В конце останется только один аллель (если нет положительного ассортативного скрещивания!) Отбор против гетерозигот В конце останется только один аллель (если нет положительного ассортативного скрещивания!)

Отбор против гетерозигот Spalax ehrenbergi (Израиль) Ellobius tancrei (Россия) Отбор против гетерозигот Spalax ehrenbergi (Израиль) Ellobius tancrei (Россия)

Tajima’s D test Основан на сравнении двух оценок одного и того же параметра – Tajima’s D test Основан на сравнении двух оценок одного и того же параметра – популяционно-генетического параметра Θ. Применяется к одной популяции! Одна из оценок основана на количестве сегрегирующих сайтов S, а вторая – на среднем числе попарных различий π. 田嶋 文生 (たじま ふみお) d – разность между двумя оценками параметра, d = θ(π) – θ(S) V(d) – дисперсия разности

Таджима показал, что статистика критерия подчиняется бетараспределению. Однако точный закон распределения зависим от истинного Таджима показал, что статистика критерия подчиняется бетараспределению. Однако точный закон распределения зависим от истинного параметра Θ. Отрицательное значение статистики говорит об увеличении эффективной численности популяции (после бутылочного горлышка, в том числе вызванного «выметанием отбора» ) и/или очищающем отборе. Положительное значение говорит об уменьшении численности популяции и/или балансирующем отборе

Работа лаборатории С. В. Нуждина по поиску локальных адаптаций у люцерны Основной метод – Работа лаборатории С. В. Нуждина по поиску локальных адаптаций у люцерны Основной метод – выявление маркеров, различающих популяции, с высоким уровнем неравновесия по сцеплению Medicago truncatula Попарные корреляции между маркерами, усредненные между всеми маркерами на данном расстоянии. Цветные линии обозначают разные хромосомы. Неравновесие уменьшается на половину (с 0, 8 до 0, 4) примерно на расстоянии 10 тысяч п. о. Темно-серая область – 20 -80% квантиль, светло-серая – 10 -90% квантиль. Неравновесие по сцеплению полностью исчезает между маркерами на расстоянии примерно 500 тысяч пар оснований. The dotted line shows a second-degree lowess fit across all data with span parameter set to 0. 01; linkage disequilibrium (LD) is fully decayed between markers approximately 500 kb apart.

Основная идея методов поиска следов отбора аналогична идее дисперсионного анализа: сравнение уровня изменчивости внутри Основная идея методов поиска следов отбора аналогична идее дисперсионного анализа: сравнение уровня изменчивости внутри и между популяциями Методика определения генов-мишеней отбора на размножение в более позднем возрасте у мух-дрозофил (лаборатория Нуждина). Основная статистика – отношение гетерозиготности в отбираемой популяции к дивергенции между нею и контролем. В подотборном локусе должна быть низкой. Вспомогательная статистика – отношение гетерозиготности в отбираемй популяции к гетерозиготности в контроле. Позволяет выявить «неполное выметание» за счет необычно высоких значений.

Гетерозиготность (в общем виде) Гетерозиготность (на нуклеотидный сайт) , где pi – доля варианта Гетерозиготность (в общем виде) Гетерозиготность (на нуклеотидный сайт) , где pi – доля варианта H=1 -([A]2+[G]2+[C]2+[T]2)

Отыскав локусы, подверженные отбору, с помощью аннотаций можно предположить, как именно популяция адаптируется под Отыскав локусы, подверженные отбору, с помощью аннотаций можно предположить, как именно популяция адаптируется под воздействием отбора. Биологические функции, избыточно представленные (более, чем в 2, 5 раза по сравнению с стандартным транскриптомом) среди генов, вовлеченных в выметание отбором на позднее размножение Биологический процесс Количест во генов Увеличение p-значение Иммунитет к грибным инфекциям 6 6, 8 3, 7 х10 -6 Протеолиз 15 2, 3 7, 8 х10 -3 Развитие фолликулярных клеток 7 1, 8 1, 2 х10 -2