Кіріспе

Синонимсіз және синонимді алмастырулар арасындағы тепе-теңдікті бағалау қатынасы ДИСПЛАЙТИЛЬ:Ka/Ks қатынасы Генетикада Ka/Ks қатынасы, ω немесе dN/dS қатынасы деп те аталады, ол бейтарап мутациялардың, тазартушы селекцияның және гомологты ақуызды кодтайтын гендер жиынтығына әсер ететін пайдалы мутациялардың арасындағы тепе-теңдікті бағалау үшін қолданылады. Ол белгілі бір уақыт аралығында синонимді емес орынға (Ka) синонимді емес алмастырулардың саны мен сол кезеңде синонимді орынға (Ks) синонимді алмастырулардың санының арақатынасы ретінде есептеледі. Соңғылары бейтарап деп есептеледі, сондықтан қатынас зиянды және пайдалы мутациялар арасындағы таза теңгерімді көрсетеді. Қа/Кs мәні 1 -ден жоғары болса, кем дегенде кейбір мутациялар пайдалы болмаса, пайда болуы екіталай. Егер пайдалы мутациялар аз үлес қосады деп есептелсе, онда Ka/Ks эволюциялық шектеу дәрежесін бағалайды.

Әдістер

Ka және Ks-ті бағалау әдістері ақуыздарды кодтайтын гомологты гендердің екі немесе одан да көп нуклеотидтік тізбектерінің тізбектілігін пайдалану (генетикалық түрлендіргіштер болудың орнына, дамуды немесе басқа гендердің белсенділік деңгейін бақылау). Әдістерді үш топқа жіктеуге болады: шамамен есептегенде әдістер, ең жоғары ықтималдық әдістері және есептеу әдістері. Алайда, салыстырылатын реттіліктер алыстан байланысты болмаса (осы жағдайда ең жоғары ықтималдық әдістері басым), қолданылатын әдіс класы алынған нәтижелерге барынша аз әсер етеді; таңдалған әдістегі жасырын болжамдар маңыздырақ. Ол кірме деректерді шығару үшін ең ықтимал мәндерді шығара отырып, маңызды параметрлерді, оның ішінде реттіліктердің арасындағы айырмашылықты және ауысу / ауысу қатынасын бағалайды.

Нәтижелерді түсіндіру

Ка/Кс қатынасы ақуызды кодтайтын гендерге әсер ететін табиғи іріктеудің бағыты мен көлемін анықтау үшін қолданылады. 1-ден жоғары қатынас оң немесе Дарвиндік таңдауды білдіреді (өзгерісті жүргізу); 1-ден төмен тазарту немесе тұрақтандыру таңдауын білдіреді (өзгеруге қарсы әрекет ету); және дәл 1-ден жоғары қатынас бейтарап (яғни жоқ) таңдауды білдіреді. Алайда, геннің әртүрлі нүктелерінде немесе оның эволюциясы барысында әртүрлі уақытта оң және тазарту селекциясының комбинациясы бірін-бірі жоюы мүмкін. Нәтижесінде алынған орташаланған мән таңдаулардың біреуінің болуын жасырып, басқа таңдаудың көрінетін көлемін төмендетуі мүмкін. Әрине, нәтиже 1-ден елеулі өзгеше ме, немесе шектеулі деректер жиынтығының нәтижесінде кез келген көрінетін айырмашылық болуы мүмкін бе, оны анықтау үшін статистикалық талдау жүргізу қажет. Тарату әдісі үшін тиісті статистикалық сынақ dN - dS нормальды шамамен шамалауды және 0 шаманың орталық аймағына жататынын анықтауды қамтиды. Ең жоғары ықтималдық талдау нәтижелерін талдау үшін, нөлдік модель (Ka/Ks = 1) мен байқалған нәтижелерді ажырату үшін хи квадратты сынақ жүргізу арқылы ықтималдықтың неғұрлым күрделі әдістерін қолдануға болады. Кейбір қарапайым шамалау әдістері, мысалы, Мията & Ясунага және Неи & Гожобори, оларды ескермейтін болады, бұл дәлдік есебінен жылдам есептеу уақытын тудырады; бұл әдістер жүйелі түрде N-ді асыра бағалайды және S-ті төмен бағалайды. Сонымен қатар, уақыт өткен сайын сайттың бірнеше өзгерістерге ұшырауы мүмкін. Мысалы, кодон ААА→ААК→ААТ→ААА-дан ауыса алады. Бір жерде бірнеше алмастыруды анықтаудың жолы жоқ, сондықтан алмастырулар санының бағасы әрқашан кем бағаланады. Сонымен қатар, жоғарыда келтірілген мысалда үшінші сайтта екі синонимсіз және бір синонимді алмастыру орын алды; алайда, алмастырулар бастапқы ретті қалпына келтіргендіктен, ешқандай алмастырудың дәлелі жоқ. Екі реттілік арасындағы дивергенция уақыты өскен сайын, бірнеше алмастырулар саны да өседі. Осылайша, dN/dS талдаудағы "ұзын тармақтар" dN және dS-ті төмен бағалауға әкелуі мүмкін, ал тармақ неғұрлым ұзын болса, енгізілген шуды түзету соғұрлым қиын болады. Бұл жақын туысқан популяцияларды салыстыру үшін Ka/Ks қатынасының пайдалылығын шектейді.

Жеке кодондық тәсіл

Қосымша ақпаратты гендер тізбекіндегі белгілі бір кодондардың Ka/Ks қатынасын анықтау арқылы алуға болады. Мысалы, опсиннің жиілікті реттеу аймағы түрдің жаңа ортаға қоныстанған және бейімделген кезде селекциялық қысымға ұшырауы мүмкін, ал жүйке сигналын бастау үшін жауапты аймақ тазарту селекциясы астында болуы мүмкін. Мұндай әсерлерді анықтау үшін әр жерде Ka/Ks қатынасын есептеу керек. Алайда бұл есептеу жағынан қымбат және тәжірибеде бірнеше Ка / К кластары құрылады, әр сайт ең жақсы сәйкес келетін сыныпқа беріледі. Сайтта оң таңдаудың әсерін анықтаудың алғашқы қадамы - Ka/Ks қатынасы барлық сайттарда < 1 болып шектелген сынақты кез келген мәнді қабылдай алатын сынақпен салыстыру және кей сайттарда Ka/Ks-тің 1 -ден асып кетуіне рұқсат беру модельдің сәйкестігін жақсартатынын тексеру. Егер бұл жағдай болса, онда Ka/Ks > 1 сыныпқа сәйкес келетін сайттар оң таңдаудың үміткерлері болып табылады. Бұл сынақ түрі ықтимал селекциялық қысымды анықтау үшін зертханалық зерттеулер жүргізе алатын жерлерді анықтауға немесе модельді іске асырудан бұрын функционалдық маңызы бар деп саналатын жерлерді әртүрлі Ka/Ks сыныптарына жатқызуға мүмкіндік береді.