pozitív szelekciós

Mely emberi gének voltak a pozitív szelekció hotspotjai? A legjobb jelöltek elemzése nem azokat a géneket tárja fel, amelyek az ilyen szelekció tárgyát képezik, hanem azokat a géneket, amelyek valószínűleg elfogult DNS-helyreállításon mennek keresztül.

Annak érdekében, hogy megtudjuk, mi tesz egyedivé, kereshetünk géneket, és csak a sajátunkat, amelyekben darwini pozitív szelekció történt. A pozitív szelekció szempontjából hotspotnak tekintett gének elvileg a genomok pásztázásával detektálhatók, amelyek meghatározzák különösen az 1, 2, 3 DNS-szekvenciák gyors fejlődési változását. Berglund et al. 4 és Galtier et al. Az 5. ábra aláássa a gyors fejlődés és a mindenütt jelenlévő pozitív szelekció közötti érzékelt kapcsolatot. Ehelyett úgy tűnik, hogy a hotspotok a ferde DNS-helyreállítási folyamat révén felgyorsították a fejlődést, nem azért, mert a változások jót tettek volna nekünk. Számos változás valószínűleg káros.

Az emberspecifikus változások levezetéséhez mindkét csoport összehasonlította az emberi géneket a csimpánzok és más főemlősök génjeivel. Minden megfigyelt különbség olyan mutáció volt, amely kezdetben ritka volt, de általános lett, talán - de nem feltétlenül - a pozitív szelekció miatt. A standard pozitív szelekciós tesztek azt feltételezik, hogy a mutációk általánossá válnak, vagy előnyhöz juttatják a szervezetet (pozitív szelekció), vagy véletlenül (sodródás). Mindkét csoport ugyanazokat a módszereket használta a pozitív szelekciós hotspotok megtalálásához, mint az előző, 1., 2., 3. vizsgálatban. Mindezek a megközelítések azonosítanak egy olyan DNS-szekvenciát, amelynek fejlõdési sebessége magasabb a vártnál, de különbözik a várható meghatározásától.

Az első módszer egy olyan szekvenciát azonosít, amely az emberekben más főemlősökhöz képest nagyon gyorsan fejlődik (1. ábra). Berglund és mtsai. A 4 két másik módszert alkalmazott, amelyek mind a fehérje fejlődésének sebességét összehasonlítják a fehérje gén azon helyeinek fejlődésével, ahol a mutációk nem befolyásolják azt (szinonim helyek). E módszerek közül az első azt kérdezi, hogy e két sebesség (Ka/K s) aránya az embereknél szokatlanul magas-e. A második kérdés arra keresi a kérdést, hogy az emberek között megfigyelt eltérések ellenőrzése után ennek az aránynak a fajok közötti értéke szokatlanul magas-e?.

Ez a példa Galtier és munkatársai tanulmányán alapul. 5. ábra, amely felgyorsult emberspecifikus DNS-szekvencia-változást azonosított azáltal, hogy összehasonlította az adott génszegmensben (vagy génben) észlelt változások relatív számát az emberek és más főemlősök referenciakészletével. a, 1000 génből álló referenciakészlet. Tekintettel arra, hogy az emberspecifikus vonalon 0,003 változás következett be, összehasonlítva a fa ágainak összes hosszának összegével (0, 185), arra a következtetésre jutottunk, hogy az emberi vonalban az emberek és a csimpánzok közötti felosztás után csak 1, Az összes szekvenciaváltozás 6% -a., b, Egy fa, amely az SMG6 fehérjét kódoló gén egy részének szekvencia adataiból származik. Itt az emberi vonal összes szekvenciaváltozásának 15% -a következett be, ami azt jelenti, hogy az ember-specifikus arány magasabb. A 29 változás közül 25 az AT → GC, ami a ferde génkonverzió oka. A számok az aminosav-változások átlagos számát jelzik a helyszínen. (Az 5. linkről módosított kép.)

Teljes méretű kép

Berglund és mtsai. megállapítja, hogy ez a három módszer általában különbözõ jelölteket azonosít a pozitív kiválasztáshoz. Van azonban egy szabályszerűség. A gén bármely helyzetét a négy nukleotid, az A, T, C vagy G egyike foglalja el, amelyek kombinációi aminosavakat kódolnak - a fehérjék építőkövei. Érdekes módon a pozitív szelekcióra legjobb jelöltek nagy feleslegben mutatnak olyan nukleotidváltozásokat, amelyek eredetileg vagy A, vagy T voltak, de G vagy C. lettek. Galtier és mtsai. 5 ugyanazt a hatást találják, és azt is megmutatják, hogy a főemlősök hotspotjaira is vonatkozik.

Miért kellene? Az aminosav-szelekción alapuló pozitív szelekció tehát nem részesítheti előnyben az AT GC-vé válását. Ezenkívül az elfogultság, bár erősen lokalizálódik a génekben, nem csak a gén fehérjét kódoló részeire jellemző, hanem a közbeiktatott 4, 5 nem kódoló részekben is megfigyelhető. Mindkét csoport arra a következtetésre jutott, hogy a hotspot gének fehérjeszinten nem voltak pozitívan kiválasztva.

Feltételezve, hogy az AT átalakulása GC-vel egy bizonyos erőhöz vezet, feltételezhető, hogy a gyors evolúciós változás hamis pozitív szelekciós jelet ad. Mindkét csoport azt is megmutatja, hogy az AT GC-re történő változását elősegítő erő olyan szekvenciákhoz vezethet, amelyeknek nemcsak gyorsított a változás mértéke, hanem Ka-Ks arányuk is meghaladja az egyet, ami egy közönséges sav-pozitív assay-vizsgálat. Ha ez lenne a helyzet, gyorsított fejlődésre van szükség, különös tekintettel a gén azon helyeire, amelyek megváltoztatása esetén megváltoztatják a fehérjét. Ez különösen akkor valószínű, ha a génszinonimák szinonimák voltak (nem aminosav-specifikusak) a GC-ben gazdag helyekkel, de az aminosavat meghatározó helyek nem: a GC-befolyás ereje a fehérjét megváltoztató szubsztitúciók feleslegét okozta a ép szinonim webhelyek, amelyek mindig gazdagok a GC 4-ben .

Mi lehet a befolyás ereje? A szinonim helyeken található nukleotidváltozások modulálják a 6. gén expresszióját. Akkor miért lokalizálódnak a változások erősen a génekben, és miért van a torzítás a nem kódoló szekvenciában is? Egyszerűbb magyarázat, például a fehérjék vagy az expressziós arány pozitív megválasztása és azok, amelyek új eredményeket jósoltak, torz DNS-helyreállítási folyamathoz vezet.

A csírasejt-termelés során egy 23 kromoszómánk két példányú sejtje osztódik, és csak egy halmazzal rendelkező sejteket alkot. E folyamat során a kromoszómák felcserélhetik a DNS-t (rekombináció); ez magában foglalja egyetlen kromoszóma megtörését, amely a normál kettős szálú DNS egyetlen szálát tárja fel. Ezután az egyik szál komplementer szálat talál partner kromoszómájában. A két szál párosítva új kettős szálú DNS-darabot alkot. A két szál sorrendje azonban nem biztos, hogy tökéletesen kiegészíti egymást, és sértheti a DNS párosítási szabályait (G-t C-vel, A-t T-vel kell párosítani). Ezután illessze össze a nem megfelelő javító enzimeket a jogsértés kijavítása érdekében. Képzeljük el, hogy a C inkonzisztens az A betűvel. Kétféle korrekció lehetséges: C helyett T-t, vagy A-t G-vel. Fontos, hogy a rendszer 8 torzított, és gyakrabban A-t G-vel helyettesíti. Általánosságban inkább a Gs-t és a Cs-t választja As vagy Ts. A korrekciós meredekség lehet fejlesztett tulajdonság a C és T közötti magas mutációs ráta kezelésére.

A nem objektív 9-es génkonverzió (BGC), ahogy ezt a folyamatot hívják, megmagyarázza az általános tendenciát a magasabb fejlődési sebesség felé a kromoszóma doménekben, amelyek általában rekombináción mennek keresztül 10, és helyesen jósolja a magas rekombinációs arányokat a szupergyors 4, 5 hotspotokban. Sok ilyen hely fekszik a kromoszómák végén, ahol a rekombináció gyakori. Ezen túlmenően, mivel a génkonverzió fizikailag szomszédos duplikációs gének között is előfordul, a BGC megmagyarázza, hogy a kromoszomálisan szomszédos duplikátumok miért rendelkeznek hasonló szekvenciával, amely gazdag GC 11-ben. A szuggesztív megállapítás az, hogy a két felső hotspot egy szomszédos duplikált gén párja (OL3A3 és OL3A2 szagló receptorokat kódoló gének).

Fontos, hogy a BGC káros mutációkat képes előidézni 5. Ez megmagyarázhatja, miért lehetnek olyan gének gócpontjai, amelyek nem önmagunkon kívüli fajokban változnak, erős szelekció alatt, és ezért nem egyértelmű jelöltek a pozitív szelekcióra. Mivel a BGC káros mutációk terjedését okozhatja a populációban, a hotspotokban tapasztalható magas fejlettség egy része a kompenzációs mutációk későbbi terjedésének tudható be. .

Az egyik mechanikai sajátosság megmarad. Megfigyelték, hogy a fejlődési sebesség és a rekombinációs ráta közötti összefüggés csak a férfiaknál megfigyelt rekombinációs sebességre vonatkozik (lásd például a 10. és 12. hivatkozást). Ez bizonyíték a rekombináció véletlenszerű hatásainak szerepével szemben (amelyeknek a mutációi keverednek egymás mellett), amelyek alátámasztják a lehetséges alternatív magyarázatot. Hogy a hatás miért csak a férfiakra jellemző, nem tudni.

Berglund et al. 4 és Galtier et al. 5 egyetért azzal, hogy a BGC a szekvencia fejlődésének mozgatórugója, ami magyarázhatja a nagyjából megközelítőleg homogén nukleotid (izochore) tartalom tartományának előfordulását genomunkban 13. Az eredmények aggasztóbb módon megkérdőjelezik egy szabványos eszközkészlet hasznosságát az organizmusoknak kedvező változási hotspotok azonosítására. A pozitív szelekció meggyőző bemutatásához most mind bizonyítékra, mind arra van szükség, hogy a változások nem a BGC miatt következtek be, és az aminosav-változások hatásának vizsgálatára is szükség van.

Hozzászólások

Megjegyzés benyújtásával elfogadja az Általános Szerződési Feltételeinket és a közösségi irányelveket. Ha bármi sértőnek vagy összeegyeztethetetlennek tűnik a feltételeinkkel vagy irányelveinkkel, jelölje meg nem megfelelőként.