Məlumat

24.3: Bağlantı Rekombinasiya Tezliyini Azaldır - Biologiya

24.3: Bağlantı Rekombinasiya Tezliyini Azaldır - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Yuxarıdakı əlaqəsiz lokusları nəzərdən keçirərək, əks vəziyyətə müraciət edək ki, iki lokus bir xromosomda bir-birinə o qədər yaxındır ki, allellərin valideyn birləşmələri həmişə bir-birindən ayrılır (Şəkil (PageIndex{3})). Budur tam (və ya mütləq) əlaqə və nadirdir, çünki lokuslar bir-birinə o qədər yaxın olmalıdır ki, onlar arasında heç vaxt krossoverlər aşkar edilmir.


Ardıcıllığa əsaslanan ultra-sıx genetik və fiziki xəritələr allopoliploid pambıq genomlarının struktur dəyişikliklərini aşkar edir.

SNP-lər ən çox yayılmış polimorfizm növüdür və düyü və qarğıdalı da daxil olmaqla bir çox bitki genomik tədqiqatlarında tədqiq edilmişdir. Allotetraploid pambıq genomlarında SNP kəşfi mürəkkəbliyinə və poliploidliyinə görə digər bitkilərdən geri qalmışdır. Bu işdə genom miqyaslı SNP-lər sistematik olaraq yeni nəsil ardıcıllıq və səmərəli SNP genotipləmə metodlarından istifadə etməklə aşkar edilir və əlaqə xəritəsinin qurulması və poliploid pambıq genomlarında struktur dəyişikliklərinin xarakterizə edilməsi üçün istifadə olunur.

Nəticələr

Biz 26 allotetraploid pambıq birləşmə qrupunda qeyri-bərabər paylanmış və 4,042 cM əhatə edən 4,999,048 SNP lokusundan ibarət ultra sıx spesifik genetik xəritə qururuq. Xəritə, dəqiq montaj üçün tetraploid pambıq genom iskelelerini sifariş etmək üçün istifadə olunur G. hirsutum acc. TM-1. Rekombinasiya dərəcələri və qaynar nöqtələr pambıq genomunda yığılmış qaralama ardıcıllığı və genetik xəritəni müqayisə etməklə müəyyən edilir. Bu xəritədən istifadə edərək, tetraploid pambıqda genomların yenidən qurulması və sentromerik bölgələr ictimaiyyətə açıq olan məlumatları birləşdirərək müəyyən edilir. G. raimondii floresan ilə genom yerində hibridləşmə təhlili.

Nəticələr

Milyonlarla SNP-ni müəyyən etmək üçün istifadə edilən genotip-ardıcıllıq metodunu bildiririk G. hirsutumG. barbadense. Yanlış yığılmaların ardıcıllığını düzəltmək, skafoldları xromosomlara uyğun gələn psevdomolekullara birləşdirmək, genomun yenidən qurulmasını aşkar etmək və allotetraploid pambıqlarda sentromerik bölgələri müəyyən etmək üçün ultra sıx SNP xəritəsi qurur və istifadə edirik. D subgenom sələfindən əldə edilən tetraploid pambığın sentromerik retro-element ardıcıllığının allotetrapoliploid əmələ gəlməsindən sonra A subgenom sentromerlərini işğal edə biləcəyini aşkar edirik. Bu tədqiqat pambığın genetik tədqiqatı və seleksiyası üçün qiymətli genomik mənbə rolunu oynayır.


Morqanın Təcrübəsi

Morgan seçdi Drosophila melanogaster aşağıdakı səbəblərə görə onun mövzusu kimi:

  • O, adi qırmızı gözlər əvəzinə ağ gözlü erkək drosofilanı gördü.
  • Ölçüsü kiçikdi
  • Onların ömrü qısadır və qısa müddət ərzində çoxlu nəsillər öyrənilə bilər.
  • Onların çoxalma sürəti yüksəkdir

O, saf cins ağ gözlü kişi ilə saf cins qırmızı gözlü dişi ilə çarpazlaşdı. Mendelin qanunlarına əsasən gözlənildiyi kimi, F1 nəsli qırmızı gözlərlə doğulub. F1 nəsli bir-biri ilə kəsişdikdə qırmızı gözlü və ağ gözlü nəsil nisbəti 3:1 idi. Bununla belə, o, F2 nəslində ağ gözlü qadın olmadığını fərq etdi.

Daha çox başa düşmək üçün o, heterozigot qırmızı gözlü dişi ilə ağ gözlü kişi arasında çarpazlıq etdi. Bu, nəsildə 1:1:1:1 nisbətini verdi (1 ağ gözlü dişi, 1 qırmızı gözlü dişi, 1 ağ gözlü kişi və 1 qırmızı gözlü kişi). Bu, Morqana əlamətlər və cinsi xromosomlar arasındakı əlaqə haqqında düşünməyə vadar etdi. O, daha çox xaç etdi və göz rənginə cavabdeh olan genin X xromosomunda yerləşdiyini müəyyən etdi.

Aşağıdakı endirmə düyməsini klikləməklə Miras və Variasiya Prinsipləri Fırıldaq Vərəqini yükləyə bilərsiniz.


Rekombinasiya və əlaqə balanssızlığı Arabidopsis thaliana

Əlaqələrin tarazlığı (LD) təbii populyasiyalarda genetik dəyişkənliyin təşkilinin əsas aspektidir. Burada biz 19 nümunəsində LD-nin genom geniş modelini təsvir edirik Arabidopsis thaliana 341,602 tək tonlu olmayan SNP-lərdən istifadə edərək qoşulma. LD orta hesabla 10 kb daxilində azalır, əvvəllər təxmin ediləndən xeyli daha sürətli. Tag SNP seçmə alqoritmləri və “gizlət-the-SNP” simulyasiyaları göstərir ki, genom miqyasında assosiasiya xəritələşdirilməsi müşahidə edilən SNP-lərin yalnız 40%-50%-ni tələb edəcək, bu azalma Afrikalı Amerikalılar nümunəsindəki hesablamalara bənzəyir. 250.000 SNP-dən ibarət Affymetrix genotipləmə massivi bu nəticələrə əsasən hazırlanmışdır, biz göstəririk ki, o, genom üzrə assosiasiya xəritələşdirilməsi üçün kifayət qədər əhatə dairəsinə malik olmalıdır. LD-nin miqyası çox dəyişkəndir və biz intergenik bölgələrdə üstünlük təşkil edən rekombinasiya qaynar nöqtələrinin aydın sübutlarını tapırıq. LD həm də seleksiyanın hərəkətini əks etdirir və o, sinonim polimorfizmlərdən fərqli olaraq, qeyri-sinonim polimorfizmlər arasında daha genişdir.


Müzakirə

Orangutanın tarixi

Ən uyğun demoqrafik model (M6) iki olduğunu göstərir Ponqo növlər 650-1000 kya ayrıldı və 300 kya civarında qarışıq partlayışı yaşadı. Cənub-Şərqi Asiyada dəniz səviyyəsində vaxtaşırı dəyişikliklərin Pleystosen tarixini [26] nəzərə alsaq, belə ikinci dərəcəli təmas ssenarisi biocoğrafi baxımdan davamlı miqrasiyadan daha inandırıcı görünür. Güvən vericidir ki, M6 altında divergensiya vaxtı ilə bağlı təxminlərimiz SMC-yə [8, 24] əsaslanan əvvəlki təxminlərə uyğundur və SE Asiyada digər ada-endemik məməlilər üçün təxmin edilən növ bölgüsü ilə yaxşı uyğunlaşır [26].

Bütövlükdə, nəticələrimiz Bornea və Sumatra oranqutanları arasında son gen axınının (< 250 kya) olmaması ilə bağlı əvvəlki təhlillərlə ümumi uyğunluq təşkil edir [13]. Eynilə, daha böyük bir nəticə çıxarırıq Ne Sumatranda Borne oranqutanları ilə müqayisədə nukleotid müxtəlifliyinin nisbi ölçüləri və müxtəlif növ məlumatlardan istifadə edərək əvvəlki analizlərlə razılaşır [12, 19, 23, 25]. [25] tərəfindən tədqiq edilən daha sadə modellərlə razılaşaraq, M3 altında Bornea populyasiyası üçün daralma barədə nəticə çıxarsaq, həm Sumatra, həm də Bornea populyasiyalarında alt quruluşu həll etmək üçün daha incə məkan miqyasında nümunə götürmə tələb olunacaq.

Etibar vericidir ki, M6 altında ikinci dərəcəli qarışığın vaxtı ikisi arasında təxmini bölünmə vaxtı ilə uyğun gəlir. Ponqo M1–M4 (Cədvəl 1) daha sadə modellər üçün növlər, Locke et. al. [23]. Birgə SFS-dən istifadə (δaδi, [3]), Locke et. al. [23] M1–M4 altında bizim təxmin etdiyimizdən (250–300 kya) bir qədər köhnə olan 400 kya növ divergensiya vaxtını təxmin edin. Bununla belə, təxminlərdə oxşar fərq Mailund et. şirkətinin Hidden Markov Model yanaşması ilə artıq qeyd edilmişdir. al. [13] ([13]-də Əlavə Mətn S2-yə baxın), bütün genom məlumatlarından istifadə edərək davamlı gen axını və rekombinasiya ilə sadələşdirilmiş spesifikasiya demoqrafiyasını modelləşdirir.

Nəhayət, bu yaxınlarda yeni bir növün kəşfi (P. tapanuliensis, [33]) Sumatrada cbSFS təhlili ilə göstərildiyi kimi ümumi nəticələrimizə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərmir (Əlavə fayl 2: Cədvəl S5). Biz qeyd edirik ki, yeni çıxarılan effektiv populyasiya ölçüləri əvvəlki təxminlərimizdən aşağıdır, çünki KB9258 fərdinin (Toba gölünün cənubundan) çıxarılması əhəmiyyətli dərəcədə azalacaq (onun “kənar” statusu nəzərə alınmaqla, [37] ]) cbSFS-də olan ümumi polimorfizm. Yeni növlərin hesablanmasına çalışılan bu analizdə məlumat itkisini kompensasiya etmək üçün genom üzrə rekombinasiya dərəcəsi sabit saxlanıldı (2×10 -8 /bp/nəsil). Bu, 500-bp bloklarından cbSFS ilə əldə edilən fərqlilik vaxtlarının aşağı təxminlərini izah edə bilər.

Mütləq model uyğunluğu və seçimin təsiri

Əksər demoqrafik nəticə çıxarma üsulları kimi, ABLE seçici neytrallığı qəbul edir. Bundan əlavə, bSFS-nin səmərəli hesablanması və ya yaxınlaşması, mutasiya və rekombinasiya dərəcələrində heterojenliyə məhəl qoymayan blokların statistik mübadilə edilə biləcəyi fərziyyəsinə əsaslanır.

Biz bSFS konfiqurasiyalarının müşahidə olunan paylanmasını M6 altında gözlənilən paylama ilə müqayisə edərək demoqrafik modelimizin verilənlərə mütləq uyğunluğunu vizuallaşdıra bilərik (50 milyon simulyasiya edilmiş bloklu ARG-dən istifadə etməklə). Əgər məlumatlar tamamilə demoqrafik tarix tərəfindən yaradılıbsa, biz ən ümumi bSFS konfiqurasiyalarının bu gözləntiyə ən uyğun olacağını gözləyərdik (bax. Əlavə fayl 1: Şəkil S11). Bunun əksinə olaraq, Şəkil 7 göstərir ki, hansı demoqrafik modeldən asılı olmayaraq, məlumatların bəzi aspektləri zəif ələ keçirilir. Xüsusilə, az (və ya heç) mutasiyaya malik (mavi rənglə göstərilmişdir) bSFS konfiqurasiyaları ümumidir və məlumatlarda həddindən artıq təmsil olunur. Bu uyğunsuzluq fon seçimi [38] və/yaxud blokların bir hissəsində genetik müxtəlifliyi azaldan müsbət seçimlə uyğun gəlir.

Ən ümumi konfiqurasiyalar üçün müşahidə edilən 2 kb bSFS-ə mütləq model uyğun gəlir. Hər bir nöqtə bSFS-ni təşkil edən unikal mutasiya konfiqurasiyasını təmsil edir. Gözlənilən bSFS (x-ox) hər bir model üçün MCLE-də 50 milyon ARG-dən istifadə edərək ABLE ilə yaradılmışdır (Cədvəl 1) və müşahidə olunan bSFS-ə qarşı tərtib edilmişdir (y-ox) oranqutan məlumatlarından. Diaqonal qara xətt gözlənilən və müşahidə edilən arasında mükəmməl uyğunluğu göstərir. Rənglər hər bir konfiqurasiyada olan SNP-lərin ümumi sayını təmsil edir

Əlaqəli seçim əcdadların təxminlərini azalda bilər Ne neytral fərziyyələr altında. Bu, əvvəlki tədqiqatlardan [12, 19, 23, 25] nə üçün əcdad populyasiyası üçün daha kiçik effektiv ölçü əldə etdiyimizi izah edə bilər (Cədvəl 1 və Əlavə fayl 2: Cədvəl S1), bizim Ne iki cari populyasiya üçün təxminlər kifayət qədər uyğundur [13]. Gözlənildiyi kimi, daha qısa blok ölçüsü olan bSFS-i nəzərdən keçirdikdə, əlaqəli seçimin bu imzası yox olur (Əlavə fayl 1: Şəkil S12). bSFS [39] istifadə edərək demoqrafiya və müxtəlif seçim formalarını birgə çıxarmaq imkanını araşdırmaq maraqlı olacaq.

Blok uzunluğunun və nümunə ölçüsünün təsiri

bSFS-nin maraqlı xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, o, həm minimal blok uzunluğu (bir əsas) həm də maksimal blok uzunluğu (tək blokda olan bütün məlumatlar) hüdudlarında SFS-ə çökür. Hər iki ekstremalda bütün əlaqə məlumatları itirilir və buna görə də bSFS növlərinin paylanmasında olan məlumat bəzi aralıq blok uzunluğunda maksimuma çatdırılmalıdır. ABLE, genomun sabit uzunluqlu bloklara ixtiyari bölünməsinə əsaslansa da, ARG-də rekombinasiya kəsilmə nöqtələri kompleksdə demoqrafik tarixdən asılı olan uzunluq paylanması ilə mənşə (IBD) ilə eyni olan ardıcıllığın real “bloklarını” müəyyən edir. yol. İBD bloklarının məsafəsi genealoji budaqların uzunluğunun birbaşa funksiyası olduğundan, müxtəlif demoqrafik proseslər haqqında məlumat müxtəlif fiziki miqyaslarda maksimuma çatdırılır. Məsələn, son qarışığın partlaması, qarışıq hadisəsi vasitəsilə mənşəyi paylaşan, lakin qarışıqdan əvvəl fərqli nəsillərə malik olan çoxlu uzun bloklar yaradır. İnsanın demoqrafiya haqqında əvvəlcədən az məlumatlı olması faktı müəyyən bir məlumat dəsti üçün ən məlumatlandırıcı blok uzunluğuna qərar verməyi çətinləşdirir.

Bununla belə, mutasiyaların rekombinasiya hadisələri üzərində nisbi nisbəti haqqında biliklər verilir μ/ρ və bloklar orta hesabla kiçik bir rəqəmi ehtiva edərsə, bSFS-də məlumatın maksimuma çatdığını fərz etsək x IBD traktlarının, blok uzunluğu xüsusi üçün evristik olaraq müəyyən edilə bilər x. Məsələn, fərz etmək μ/ρBöyük Meymunlar üçün ≈1, 2 kb-lik bloklarımız hər birində orta hesabla iki-üç rekombinasiya hadisəsi ehtiva edir. Ponqo növlər (verilir θWBornea və Sumatra populyasiyaları üçün müvafiq olaraq 2kb bloklarda =2,19 və 2,91). Blok uzunluğu üçün bağlanmış həssas yuxarı (lakin eyni dərəcədə evristik) unikal bSFS konfiqurasiyalarının sayının maksimuma çatdırıldığı uzunluqdur ki, bu da iki oranqutan növü üçün nəzərdə tutulan tarix üçün təxminən 5 kb təşkil edir (Əlavə fayl 1: Şəkil S13). Bununla belə, oranqutan məlumatlarını 2 kb-dan çox uzun bloklara bölmək cəhdləri məlumatların əhəmiyyətli itkisinə səbəb oldu (ümumi əhatə dairəsinin cüzi olması nəzərə alınmaqla), buna görə də biz bunu daha ətraflı araşdırmadıq.

ABLE və çox yerli yanaşmaların ümumiyyətlə sabit (və mütləq ixtiyari) blok uzunluğuna əsaslanması faktı müəyyən məhdudiyyətdir. Beləliklə, gələcək iş üçün maraqlı bir istiqamət, son demoqrafik hadisələrdən nəticə çıxarmaq gücünü artırmalı olan bir sıra blok ölçüləri üzrə bSFS-ə əsaslanan CL təxminlərini inteqrasiya etmək olardı. Bu yaxınlarda bir sıra pəncərə ölçülərini birləşdirən müvafiq nəticə çıxarma sxemi tətbiq edilmişdir [20].

Daha böyük tapıntımız r oranqutan məlumatları üçün daha qısa bloklardan istifadə edərkən hesablamalar təəccüblü idi. Nəzərə alsaq ki, bizim metodumuz hər ikisində heterojenliyə məhəl qoymur rμ, hər ikisi qısa məsafələrdə avtomatik korrelyasiyanı artırır, biz bunun əksini, yəni azalma tapacağımızı gözləyirdik. r daha qısa bloklar üçün təxminlər. Bununla belə, bizim simulyasiya təhlilimiz göstərdi ki, ABLE nisbətən qərəzsiz qiymətləndirmələr verir r populyasiya başına iki və ya daha çox diploid nümunəsi ilə nəticə çıxarıldıqda qısa (500 bp) bloklar üçün (Əlavə fayl 2: Cədvəl S3). Böyük üçün inandırıcı bir izahat r oranqutan məlumatları üçün təxminlər gen çevrilməsi ola bilər, çünki blok sərhədlərini əhatə edən çevrilmə hadisələri çarpaz hadisələrdən fərqlənmir. Gen çevrilməsi ilə 500-bp bloklarından bSFS-nin sadə simulyasiyasından əldə edilən nəticələr bunu daha yüksək rekombinasiya dərəcəsi təxminlərinin əldə edilməsi üçün mümkün səbəb kimi vurğulayır (Əlavə fayl 2: Cədvəl S3). Bundan əlavə, gen çevrilməsi bir neçə yüz bazanın tipik çevrilmə traktının uzunluğundan daha uzun olan bloklar üçün bSFS-ə azaldıcı təsir göstərməlidir ([40]-da Cədvəl 2-ə baxın). Gələcəkdə blok uzunluğundan bu asılılıqdan gen çevrilməsi və kross-over dərəcələri üçün açıq qiymətləndiricilər hazırlamaq üçün istifadə etmək mümkün olmalıdır.

M6 kimi mürəkkəb demoqrafiya şəraitində belə, simulyasiyaya əsaslanan güc analizlərimiz göstərir ki, əksər demoqrafik parametrlər əhali başına yalnız bir diploid genomla əsaslı şəkildə bərpa edilə bilər (Əlavə fayl 2: Cədvəl S3). Nümunə ölçüsünü iki diploid genoma qədər artırmaq bəzi parametrlər, xüsusən də rekombinasiya dərəcəsi üçün hesablamalarda standart sapmanı iki dəfədən çox azaldıb (Əlavə fayl 1: Şəkil S2). Bununla belə, nümunə ölçüsünün daha da artması nəzərə çarpacaq hesablama xərclərinə baxmayaraq (Əlavə fayl 1: Şəkil S3) cüzi yaxşılaşma təmin etdi: unikal bSFS konfiqurasiyalarının sayı populyasiya başına iki deyil, üç diploid genomla üç dəfədən çox artdı. Nümunə ölçüsünün artması ilə (ardıcıllıq baxımından) bu azalan gəlir birləşənlərin əsas xüsusiyyətidir [41, 42]: zamanla geriyə gedərək, hər bir növdə daha böyük nümunələr, ehtimal ki, az sayda nəsillərə qədər birləşəcəklər (bax. Şəkil 3-də [42]) qarışıq hadisəsindən əvvəl və buna görə də köhnə demoqrafik proseslər haqqında çoxlu əlavə məlumat vermə ehtimalı azdır.

SFS, bSFS və cbSFS

Bu yazıda biz intuisiyanı tədqiq etdik ki, bSFS-də olan əlaqə məlumatlarından istifadə yalnız şəcərə budaqlarının gözlənilən uzunluğunun funksiyası olan SFS ilə müqayisədə demoqrafik nəticəni yaxşılaşdırmalıdır [5, 6]. Əvvəllər göstərilmişdir ki, kiçik bir nümunə üçün bSFS (n=5) böyük bir nümunə üçün SFS ilə müqayisədə keçmiş darboğazlar haqqında əhəmiyyətli dərəcədə daha çox məlumat ehtiva edir (n=20, [22]-də şək. 3-ə baxın). Eynilə, ABLE-ni SFS əsaslı ilə müqayisə edən təhlilimiz ai [3] tədricən mürəkkəb bölünmüş populyasiya ssenariləri üçün (M1, M2 və M6) əcdadların populyasiyalarının ölçüləri, ayrı-seçkilik vaxtları və qarışıq nisbətləri ilə bağlı təkmilləşdirilmiş nəticələrlə (bSFS ilə) nəticələndi (Əlavə fayl 1: Şəkil S8, Şəkil S9 və Şəkil S10).

Bununla belə, istifadə etdiyi beş diploid genomun bütün nümunəsi ilə müqayisədə ABLE analizi üçün yalnız iki diploid genomun alt çoxluğundan istifadə edirik. ai. Performansdakı bu artım, bSFS-nin SFS-dən daha yüksək ölçülü və buna görə də ardıcıl variasiyanın daha zəngin xülasəsi olması ilə izah edilə bilər [18, 22]. Bununla belə, məlumatın bu artımı hesablama xərclərinə səbəb olur (Əlavə fayl 1: Şəkil S3) və SFS əsaslı yanaşmalardan istifadə edərək parametr sahəsini daraltmaq ümumiyyətlə səmərəli ola bilər. ai [3] ABLE analizindən əvvəl. Nəhayət, cbSFS sxemi minimal hesablama xərcləri ilə ixtiyari böyük nümunələrin təhlilinə imkan verən orijinal nümunənin bütün alt qruplarını nəzərə alaraq alternativ təmin edir.

Nəticə üçün məhdudiyyətlər

Model seçimimiz oranqutanların demoqrafik tarixinə dair əvvəlki biliklərə əsaslansa da [13, 23-25], bizim yanaşmamızla model mürəkkəbliyi və identifikasiya qabiliyyətinin sərhədlərinin nə olduğunu və bSFS nümunələrinin nə dərəcədə paylandığını müəyyən etmək qalır. SFS-nin qeyri-identifikasiyasına qalib gəlir [7, 43, 44]. Analitik ehtimal hesablamalarından (məsələn, [18]) fərqli olaraq, parametr fəzasında verilmiş bir nöqtə üçün ehtimalın yaxınlaşması zamanı artan model mürəkkəbliyi ilə hesablama xərclərində əhəmiyyətli artım yoxdur. Bununla belə, parametr sahəsinin axtarışı daha çox model mürəkkəbliyi ilə aşkar və sürətlə artan xərc tələb edir. Bütün təxmini ehtimal yanaşmaları kimi, ABLE istifadəçidən parametrlərin sayı, parametr məkanında hər bir nöqtə üzrə nümunə götürüləcək şəcərələrin sayı və MCLE üçün axtarış sərhədləri ilə bağlı diqqətli seçimlər etməyi tələb edir, bunların hamısı optimallaşdırma strategiyasının mühüm elementləridir. [4]. Bu baxımdan biz təklif edirik ki, yuxarıda qeyd olunan amillərin bəzilərini və ya hamısını dəyişən sadə pilot təhlillər (bax. Əlavə fayl 1: Şəkil S14 və Şəkil S13) nəticə strategiyasını məlumatlandırmaq üçün kömək etməlidir.

Həm də aydındır ki, nəticə çıxarma yanaşmasından asılı olmayaraq, verilənlərdəki məlumat sonludur, ona görə də nəticə çıxarmağa ümid edə biləcəyiniz tarixin nə qədər reallığa uyğun olduğuna dair sərt bir məhdudiyyət olmalıdır. Beləliklə, ABLE-nin, prinsipcə, hər hansı demoqrafik modelə uyğunlaşdırılması üçün istifadə oluna bilməsi faktı istifadəçinin üzərinə həm statistik olaraq müəyyən edilə bilən, həm də bioloji cəhətdən şərh edilə bilən ssenarilər üzrə nəticə çıxarmağı məhdudlaşdırmaq vəzifəsini qoyur. Daha sadə iç-içə modellərin nisbi uyğunluğunun qiymətləndirilməsi verilənlərdəki məlumatların hüdudları üzərində mühüm ağlın yoxlanışıdır. Məsələn, 2-kb və 500-bp bloklarına əsaslanan təhlillərin müqayisəsi (Şəkil 5 və Əlavə fayl 1: Şəkil S15, müvafiq olaraq) qısa blok uzunluqları üçün nəticə çıxarma sxemimizin məhdudiyyətlərini vurğulayır.

ABLE-də həyata keçirilən inferensial yanaşma birləşən simulyatordan istifadə edir Xanım [45] bloklu şəcərə və ya ARG nümunələri üçün. Prinsipcə, ABLE digər simulyatorları yerləşdirə bilər və buna görə də əlaqəli seçim kimi əlavə prosesləri daxil edə bilər [46, 47]. Əlavə tədqiqat üçün başqa bir maraqlı yol, genom boyunca bSFS-ə əsaslanan təxmini kompozit ehtimalları tətbiq etməkdir. Belə bir yanaşma yalnız model olmayan orqanizmlər üçün rekombinasiya xəritələrinin təkmilləşdirilməsinə kömək etməyəcək, həm də onları müəyyən etmək üçün möhkəm çərçivə təmin edə bilər. kənar bölgələr pozitiv seçim altında olan və/və ya başqa növdən introqressiyadan təsirlənən genom.


Təkrarlanan neyron şəbəkələrindən istifadə edərək rekombinasiya mənzərəsini çıxarmaq

Təbii populyasiyalarda rekombinasiya nisbətlərinin geniş genom mənzərəsini dəqiq şəkildə çıxarmaq genomikanın əsas məqsədidir, çünki əlaqə nümunələri genetik xəritəçəkmədən təkamül tarixini dərk etməyə qədər hər şeyə təsir göstərir. Burada biz dörd nümunədən istifadə etməklə genom miqyasında rekombinasiya mənzərəsini dəqiq qiymətləndirmək üçün dərin öyrənmə metodu olan ReLERNN-i təsvir edirik. Əlaqələrin tarazlığının xülasəsini giriş kimi istifadə etmək əvəzinə, ReLERNN genotip uyğunlaşmasından sütunları nəzərdən keçirir və sonra təkrarlanan neyron şəbəkəsindən istifadə edərək genom üzrə ardıcıllıq kimi modelləşdirilir. Biz nümayiş etdiririk ki, ReLERNN dəqiqliyi təkmilləşdirir və mövcud metodlara nisbətən qərəzliyi azaldır və demoqrafik modelin yanlış dəqiqləşdirilməsi qarşısında yüksək dəqiqliyi qoruyur. Biz Afrikanın təbii populyasiyalarına ReLERNN tətbiq edirik Drosophila melanogaster və genom miqyasında rekombinasiya landşaftlarının populyasiyalar arasında əsasən korrelyasiya olmasına baxmayaraq, populyasiyaya xas əhəmiyyətli fərqlər nümayiş etdirdiyini göstərir. Nəhayət, biz nəticələnən rekombinasiya nümunələrini təbii olaraq ayrılan əsas inversiyaların tezliyi ilə əlaqələndiririk. Drosophila əhali.


Nəticələr

Müsbət (antaqonist və ya azalan-qaytarma) epistaz

Fərqli genlərdə zərərli mutasiyaların daxil olması nəticəsində epistazın istiqaməti müsbət olur, yəni mutasiyalar birləşdirildikdə protocell uyğunluğuna daha zəif təsir göstərir (S1 mətnində 3-cü bölmə, S1 şəklə baxın). Bu vəziyyətdə rekombinasiyanın azalması həmişə üstünlük təşkil edir [17,29]. Qeyd etmək lazımdır ki, mutasiyaların RNT qatlanmasına təsirinin tədqiqatları [30] və RNT viruslarının [31] təhlili nəticəsində antaqonist epistaz proqnozlaşdırılıb. E. coliS. cerevisiae axın balansının analizindən istifadə edərək və metabolik şəbəkələrin siliko tədqiqatlarında [32].

Xromosomatizasiya və genomun genişlənməsi

Əvvəlcə əsas tapıntıları ümumiləşdiririk və sonra sistemin dinamikasını başa düşmək üçün xüsusi bir ssenariyə diqqət yetiririk. Təhlil edilən bütün vəziyyətlərdə xromosomlar onlara qarşı güclü protocell daxili seçimə baxmayaraq həmişə yayılır. Uzun bir xromosom qırılsa belə, tarazlıqda müxtəlif sayda genlərə malik daha kiçik xromosomların müxtəlif dəsti mövcud ola bilər. Bununla belə, bütün hallarda sistemdə tam gen dəsti(lər)i olan xromosomlar üstünlük təşkil edir. Əgər bölünmüş ölçüsü S azdır (yəni, protocell bölünməsi zamanı genlərin maksimum sayı azdırsa), bir tam əsas gen dəsti olan xromosomlar nisbətən yüksək konsentrasiyada mövcuddur. Bölünmə ölçüsünün artması ilə iki (və ya daha çox) tam gen dəsti ilə xromosomların konsentrasiyası artır, yəni bölünmə ölçüsünün bir funksiyası olaraq əlaqəli genlərin genomunun genişlənməsini müşahidə edirik. Xromosomların qırılması tək genlər və tam gen dəstləri olmayan daha qısa xromosomlar yaradır, xromosomların orta uzunluğunu və protocell uyğunluğunu azaldır. Buna baxmayaraq, keçici dövrdə xromosom qırılması xromosomda genlərin optimal tərkibinə çatmaq üçün lazımi variasiya təqdim edir. Xromosom qırılmadan sistem suboptimal vəziyyətdə dona bilər və tarazlıqda sistemdə yalnız bir neçə növ xromosom qala bilər ki, bu da sonrakı optimallaşdırmanı istisna edir. Nəhayət, hüceyrədaxili rekombinasiyanın nəticələrə keyfiyyətcə təsir etmədiyini gördük.

İndi biz fərz etsək, xüsusi bir işə diqqət yetiririk D = 3 əsas gen (A, B və C). Cədvəl 1 tarazlıqda müxtəlif gen nömrələri olan xromosomlarda müxtəlif növ genlərin sayı və nisbətini göstərir. Ən çox rast gəlinən xromosom (

Əhalinin 50% -i ABC genləri ilə mükəmməl balanslaşdırılmışdır və ikinci ən tez-tez (

21% ABCABC genləri ilə xromosom. Balanslaşdırılmış ABCABCABC xromosomları (

1,5% də iştirak edirdi. Digər hallarda gen tərkibi daha az balanslaşdırılmışdır, lakin ümumilikdə populyasiya səviyyəsində gen tərkibində demək olar ki, mükəmməl tarazlıq mövcuddur. Fasilələr təkrarlanan tək genlər yaradır və çeşid yükü səbəbindən müxtəlif növ tək genlərin nisbəti yaxşı tarazlaşdırılmır.


Genetik analizə giriş. 7-ci nəşr.

Bir xromosomda iki qırılma baş verərsə, bəzən qırılmalar arasındakı bölgə iki son fraqmentlə birləşmədən əvvəl 180 dərəcə fırlanır. Belə bir hadisə inversiya adlanan xromosom mutasiyasını yaradır. Silinmə və dublikasiyalardan fərqli olaraq, inversiyalar genetik materialın ümumi miqdarını dəyişmir, buna görə də inversiyalar ümumiyyətlə canlıdır və fenotipik səviyyədə heç bir xüsusi anormallıq göstərmir. Bəzi hallarda, xromosom qırılmalarından biri əsas funksiyaya malik bir gen daxilində olur və sonra bu qırılma nöqtəsi inversiya ilə əlaqəli ölümcül gen mutasiyası kimi çıxış edir. Belə olan halda inversiya homozigotluğa yetişdirilə bilməzdi. Bununla belə, bir çox inversiya homozigot edilə bilər, üstəlik, haploid orqanizmlərdə inversiyalar aşkar edilə bilər. Bu hallarda kəsilmə nöqtəsi açıq şəkildə vacib bir bölgədə deyil. DNT səviyyəsində inversiyanın bəzi mümkün nəticələri Şəkil 17-14-də göstərilmişdir.

Şəkil 17-14

DNT səviyyəsində inversiyaların təsiri. Genlər ilə təmsil olunur A, B, C, və D. Şablon zəncir tünd yaşıldır şablon olmayan zəncir açıq yaşıldır, kəsik-kəsik xətlər DNT-nin qırılmasını göstərir. P hərfi promotorun dayandığı qalın ox mövqeyini göstərir (daha çox. )

Əksər inversiya təhlillərində bir xromosomun standart ardıcıllığa malik olduğu və birinin inversiyanı daşıdığı heterozigot inversiya diploidlərindən istifadə olunur. İnversiya heterozigotlarında meyozların mikroskopik müşahidəsi ters çevrilmiş seqmentin yerini aşkar edir, çünki bir xromosom inversiyanın uclarında bir dəfə bükülərək digər, bükülməmiş xromosomla qoşalaşır və bu şəkildə qoşalaşmış homoloqlar bir xromosom əmələ gətirir. inversiya döngəsi (Şəkil 17-15).

Şəkil 17-15

İnversiya heterozigotlarının xromosomları meiozda bir döngədə cütləşir. (a) Diaqrammatik təsvir hər bir xromosom əslində bir cüt bacı xromatiddir. (b) Heterozigot siçanda meyozun I profilaktikasında sinaptonemal komplekslərin elektron mikroqrafiyası (daha çox.)

Sentromerin ters çevrilmiş seqmentə nisbətən yeri xromosomun genetik davranışını müəyyən edir. Sentromer inversiyadan kənardadırsa, inversiya deyilir parasentrik, halbuki sentromeri əhatə edən inversiyalar perisentrik:

İnversiyalar genetik olaraq necə davranır? Parasentrik inversiyanın inversiya döngəsi daxilində kəsişmə homoloji sentromerləri birləşdirir. disentrik körpü həm də istehsal edərkən asentrik fraqment𠅊 sentromersiz fraqment. Sonra, anafaza I-də xromosomlar ayrıldıqca, sentromerlər krossover olmayan xromatidlərin bir-birindən ən uzaqda olması üçün sentromerləri istiqamətləndirən körpü ilə bağlı qalırlar. Asentrik fraqment özünü hizalaya və ya hərəkət edə bilməz və nəticədə itirilir. Gərginlik sonda körpünü qırır, terminal delesiyaları olan iki xromosom əmələ gətirir (Şəkil 17-16). Bu cür silinmiş xromosomları ehtiva edən gametlər yenilməz ola bilər, lakin həyat qabiliyyətli olsalar belə, nəticədə əmələ gətirdikləri ziqotlar yenilməzdir. Beləliklə, normal olaraq meiotik məhsulların rekombinant sinifini yaradan bir krossover hadisəsi, bunun əvəzinə öldürücü məhsullar istehsal edir. Ümumi nəticə daha aşağı rekombinant tezlikdir. Əslində, inversiya daxilində olan genlər üçün RF sıfırdır. İnversiyanı əhatə edən genlər üçün RF inversiyanın nisbi ölçüsünə mütənasib olaraq azalır.

Şəkil 17-16

Parasentrik inversiya döngəsi daxilində tək krossover nəticəsində yaranan meyotik məhsullar. Döngə içərisində iki qardaş olmayan xromatid keçir.

İnversiyalar rekombinasiyaya başqa şəkildə də təsir edir. İnversiya heterozigotlarında tez-tez inversiya bölgəsində mexaniki cütləşmə problemləri olur, bu qoşalaşma problemləri krossinq-over tezliyini və buna görə də bölgədə rekombinant tezliyi azaldır.

Perisentrik inversiyanın xalis genetik təsiri parasentrik inversiya ilə eynidir. Perisentrik inversiyada sentromerlər ters çevrilmiş bölgədə yerləşdiyinə görə, üzərindən keçən xromosomlar körpü yaratmadan normal şəkildə ayrılırlar. Bununla belə, krossover xromosomun müxtəlif hissələri üçün duplikasiya və çatışmazlıq ehtiva edən xromatidlər istehsal edir (Şəkil 17-17). Bu vəziyyətdə, krossover xromosomu daşıyan bir nüvə mayalanırsa, ziqot genetik balanssızlığa görə ölür. Yenə də nəticə həyat qabiliyyətli nəsillərdə krossover olmayan xromosomların selektiv bərpasıdır.

Şəkil 17-17

Perisentrik inversiya döngəsi daxilində tək krossoverli meyoz nəticəsində yaranan meyotik məhsullar.

MESAJ

İki mexanizm inversiya heterozigotlarının nəsilləri arasında rekombinant məhsulların sayını azaldır: inversiya dövrəsində krossoverlərin məhsullarının aradan qaldırılması və inversiya bölgəsində cütləşmənin qarşısını almaq.

Homoziqot inversiyaları haqqında bir qeyd əlavə etməyə dəyər. Belə hallarda homoloji tərs xromosomlar cütləşir və normal şəkildə kəsişir, körpülər yoxdur və meyotik məhsullar canlıdır. Bununla belə, maraqlı bir təsir, əlaqə xəritəsinin ters çevrilmiş gen sırasını göstərməsidir.

Genetiklər müxtəlif eksperimental məqsədlər üçün xüsusi xromosom bölgələrinin dublikatlarını yaratmaq üçün inversiyalardan istifadə edirlər. Məsələn, Şəkil 17-18-də göstərildiyi kimi, xromosomun ucunda (T) bir kəsilmə nöqtəsi olan heterozigot perisentrik inversiyanı nəzərdən keçirək. Döngədəki krossover xromatid növü yaradır, burada uc vacib deyilsə, bütün sol qolu dublikasiya edir, araşdırma üçün dublikasiya ehtiyatı yaradılır. Dublikasiya (və çatışmazlıq) etmək üçün başqa bir üsul üst-üstə düşən kəsmə nöqtələri olan iki parasentrik inversiyadan istifadə etməkdir (Şəkil 17-19). Mürəkkəb bir döngə əmələ gəlir və inversiya daxilində krossover təkrarlama və silinmə əmələ gətirir. Bu manipulyasiyalar yalnız hərtərəfli xəritələnmiş xromosomları olan orqanizmlərdə mümkündür, onlar üçün standart yenidən qurulmaların böyük dəstləri mövcuddur.

Şəkil 17-18

İstifadə edilə bilən xromosom ucuna yaxın perisentrik inversiyadan həyat qabiliyyətli qeyri-tandem dublikasiyasının yaradılması.

Şəkil 17-19

İki üst-üstə düşən inversiya arasında keçid yolu ilə qeyri-tandem dublikasiyanın yaradılması.

Gördük ki, genetik analiz və meyotik xromosom sitologiyası inversiyaları aşkar etmək üçün yaxşı üsuldur. Əksər tənzimləmələrdə olduğu kimi, mitotik xromosom analizi ilə də aşkarlama imkanı var. Əsas əməliyyat xüsusiyyəti yeni qol nisbətlərini axtarmaqdır. Aşağıdakı kimi mutasiyaya uğramış bir xromosomu nəzərdən keçirək:

Nəzərə alın ki, uzun qolun qısa qola nisbəti perisentrik inversiya ilə təxminən 4-dən təxminən 1-ə dəyişdirildi. Parasentrik inversiyalar qol nisbətini dəyişdirmir, lakin bantlanma və ya digər xromosom işarələri mövcud olduqda mikroskopik olaraq aşkar edilə bilər.

MESAJ

İnversiyaların əsas diaqnostik xüsusiyyətləri inversiya döngələri, rekombinant tezliyin azalması və balanssız və ya silinmiş meyotik məhsullardan aşağı məhsuldarlıqdır, bunların hamısı inversiya üçün heterozigot olan fərdlərdə müşahidə olunur. Bəzi inversiyalar xromosom işarələrinin tərs düzülüşü kimi birbaşa müşahidə oluna bilər.

İnsanların təxminən 2 faizində inversiya müşahidə olunur. Heterozigot inversiya daşıyıcıları ümumiyyətlə heç bir mənfi fenotip göstərmirlər, lakin inversiya döngəsində keçiddən gözlənilən anormal meyotik məhsulların sırasını yaradırlar. Nümunə olaraq perisentrik inversiyaları nəzərdən keçirək. Perisentrik inversiyalar üçün heterozigot olan şəxslər xromosomların təkrarlanması və silinməsi ilə nəsillər əmələ gətirirlər. Xromosomların duplikasiyası və silinməsi nəticəsində yaranan bəzi fenotiplər o qədər anormal olur ki, doğuşa qədər sağ qala bilmir və spontan abortlar kimi itirilir. However, there is a way to study the abnormal meiotic products that does not depend on survival to term. Human sperm placed in contact with unfertilized eggs of the golden hamster penetrate the eggs but fail to fertilize them. The sperm nucleus does not fuse with the egg nucleus, and, if the cell is prepared for cytogenetic examination, the human chromosomes are easily visible as a distinct group (Figure 17-20). This technique makes it possible to study the chromosomal products of a male meiosis directly and is particularly useful in the study of meiotic products of men who have chromosome mutations.

Figure 17-20

Human sperm and hamster oocytes are fused to permit study of the chromosomes in the meiotic products of human males. (After original art by Renພ Martin.)

In one case, a man heterozygous for an inversion of chromosome 3 underwent sperm analysis. The inversion was a large one with a high potential for crossing-over in the loop. Four chromosome 3 types were found in the man’s sperm—normal, inversion, and two recombinant types (Figure 17-21). The sperm contained the four types in the following frequencies:

Figure 17-21

(a) Four different chromosomes 3 found in sperm of a man heterozygous for a large pericentric inversion. The duplication-deletion types result from a crossover in the inversion loop. (b) Two complete sperm chromosome sets containing the two duplication�letion (more. )

The duplication-q�letion-p recombinant chromosome had been observed previously in several abnormal children, but the duplication-p�letion-q type had never been seen, and probably zygotes receiving it are too abnormal to survive to term. Presumably, deletion of the larger q fragment has more severe consequences than deletion of the smaller p fragment.

Nəşriyyatçı ilə razılaşma əsasında bu kitaba axtarış funksiyası ilə daxil olmaq mümkündür, lakin onu nəzərdən keçirmək mümkün deyil.


Gene Mapping

The chromosome mapping or gene mapping is based on two important assumptions:(i) that genes are arranged on a chromosome in a linear fashion, and (ii) that the percentage of crossing over (recombination frequencies) between the two genes is an index of their distance apart. A chromosome map is a line on which the genes are represented points that are separated by distance proportional to the amount of crossing over. The gene mapping is based on the percentage of crossing over between genes, it is sometimes known as a crossing over map. The relationship between the cross over frequency and the distance between loci was first suggested in 1913 by A. I. Sturtevant. Thus, the chromosome map is a condensed graphic representation of relative distances between the linked genes, expressed in percentage of recombination among the genes in one linkage group. Distances between genes can be expressed in map units, where one map unit is defined as 1 per cent recombination. So, The representation in figure of relative position of genes on the chromosome is known as chromosome map in the process of identifying gene loci is called gene mapping.

Explanation of Gene Mapping

The amount of crossing over, on which the gene mapping is prepared, has been drawn from Test crosses. There is no direct microscopic examination of the chromosome. The gene mapping is based on two assumptions which are very easy to understand, those are: i) The genes are arranged in a liner fashion on the chromosome. ii) The percentage of crossing over between the two genes is an index of their distance in the chromosome.

Recombination frequency or Cross over value = Total number of recombinants in Test Cross / Total number of progeny of the Test Cross. The value is generally represented as a per cent of the total population. The variation in recombination frequency is governed by the distance between the genes. Closer the distance between the two genes, the less are the chances of crossing over. As a result there is lower frequency of recombination. The greater is the distance between the genes, the higher is the percentage of crossing over between them.

Construction of gene mapping

To construct the gene mapping of an animal or plant, its chromosomes are first represented by straight lines and then the positions of genes are determined from the percentage of crossing over data. The percentage of crossing over is governed by the distance between the genes concerned. If the two genes are closer then the chance of crossing over will be less I which will be reflected in the recombination frequency.

Technique of gene mapping

The assumption of consistent gene order along the chromosome, coupled with the fact that crossing occurs, makes it almost certain that gene loci can be determined in relation to each other. If genes are located in a consistent linear order along a chromosome, then the distance between any two genes and the amount of (Tossing over that occurs between them should be in direct proportion. Homologous chromosomes cross over each other and such cross over occasionally lead to an exchange of chromosome segments between the pairs. When such an exchange occurs, the linkage between certain genes is broken and new gamete possibilities arise. Higher the number of such gametes, greater will be the portion of the offspring showing the cross over phenotype. This percentage, therefore, gives direct measure of the amount of chromosomal crossing over. In other word, it provides a direct measure of the distance between the genes involved.

Factors Affecting Gene Mapping

(i) Double Crossing Over : This phenomenon occurs between two genes which are situated by long distance on the same chromosome. It has been observed, though there is double crossing over yet the two genes are remaining on the same chromosome. There is no apparent sign of crossing over. So, calculation of crossing over percentage may cause mistakes in the chromosome map. (ii) Interference : One chiasma may interfere to form another chiasma formation in the vicinity. As a result, one crossing over may reduces the crossing over in the vicinity. (iii) Temperature : High and low temperatures increase the frequency of crossing over. Hence, the temperature causes fluctuations in the location of genes on chromosome. (iv) X-ray : This ray increases the frequency of crossing over and disturb the location of genes on chromosome mapping. (v) Age : Experiment of Bridges shows that crossing over is more frequent in older females of Drosophila. Thus age also affects the frequency of crossing over. Hence, ageing also cause fluctuations in loci of genes on chromosome. (vi) Location : Crossing over is less frequent near centromere and near the terminal ends of chromosome. (vii) Sex : The males of many organisms show less frequency of crossing over. In male Drosophila there is no crossing over. Thus, sex may also affect the frequency of crossing over.

Utility or Importance of Gene Mapping

(i) Chromosome mapping or gene mapping are very useful in the study of genetic engineering. (ii) Chromosome maps are very helpful to find out the exact location of new mutant gene in chromosome. (iii) Chromosome maps have established the validity that genes are arranged in a linrar fashion in chromosome. (iv) Gene Mapping have established the concept that the specific genes occupy the specific loci in the specific chromosome.



Şərhlər:

  1. Taubei

    Məlumat üçün təşəkkür edirəm, indi belə bir səhvə yol verməyəcəyəm.

  2. Akinole

    It is possible to speak on this question for a long time.

  3. Fudail

    Düşünürəm ki, onlar səhvdirlər. Bunu müzakirə etməyə çalışaq.

  4. Wikvaya

    Yaxşı, əla fikir

  5. Eliezer

    dəqiq cümlə



Mesaj yazmaq