Aholining genomikasi - Population genomics

Aholining genomikasi ning keng ko'lamli taqqoslashidir DNK populyatsiyalar ketma-ketligi. Aholining genomikasi a neologizm bilan bog'liq populyatsiya genetikasi. Aholining genomikasini o'rganish genom Bizning tushunchamizni yaxshilash uchun keng qamrovli effektlar mikroevolyutsiya biz o'rganishimiz uchun filogenetik tarix va demografiya aholining soni.[1]

Tarix

Populyatsiya genomikasi Darvindan beri olimlarni qiziqtirgan. Bir nechta lokusda genetik o'zgaruvchanlikni o'rganish uchun ishlatilgan birinchi usullardan ba'zilari jel elektroforezi va restriksiyon fermentlarini xaritalashni o'z ichiga olgan.[2] Ilgari genomika ning faqat past miqdorini o'rganish bilan cheklangan edi lokuslar. Ammo ketma-ketlik va kompyuterni saqlash va quvvat sohasidagi so'nggi yutuqlar aholidan yuz minglab joylarni o'rganishga imkon berdi.[3] Ushbu ma'lumotlarni tahlil qilish uchun genomning ushbu mintaqasida tanlanganligini ko'rsatadigan neytral bo'lmagan yoki tashqarida joylashgan joylarni aniqlash kerak. Bu tadqiqotchiga genomning keng ta'sirini o'rganish uchun ushbu lokuslarni olib tashlashga yoki agar ular qiziq bo'lsa, ushbu joylarga e'tibor berishga imkon beradi.

Tadqiqot dasturlari

Tadqiqotda S. pombe (ko'proq tarqalgan bo'linadigan xamirturush deb ataladi), mashhur model organizm, populyatsiya genomikasi tur ichida fenotipik o'zgarishning sababini tushunish uchun ishlatilgan. Ammo ilgari texnologik cheklovlar tufayli ushbu tur ichidagi genetik o'zgarishni juda yaxshi tushunmaganligi sababli populyatsiya genomikasi bizga turlarning genetik farqlari to'g'risida ma'lumot olishga imkon beradi.[4] Odamlar populyatsiyasida, taxminan 50,000-100,000 yil oldin odamlar Afrikadan ko'chib ketishni boshlaganlaridan beri, genetik o'zgarishlarni o'rganish uchun populyatsiya genomikasi ishlatilgan. Nafaqat unumdorlik va ko'payish bilan bog'liq bo'lgan genlar yuqori darajada tanlanganligi, balki odamlarning Afrikadan uzoqlashishi, laktaza mavjudligi shunchalik katta ekanligi ko'rsatildi.[5]

2007 yilda Begun tomonidan o'tkazilgan tadqiqot va boshq. ning qatorlarining butun genom ketma-ketligini taqqosladi Drosophila simulyatorlari ning yig'ilishiga D. melanogaster va D. yakuba. Bu DNKni butun genomli ov miltiqlari ketma-ketligidan tekislash orqali amalga oshirildi D. simulanlar polimorfizm va divergentsiyaning butun genom tahlilini o'tkazishdan oldin standart mos yozuvlar ketma-ketligiga. Bu tajribada bo'lgan ko'plab oqsillarni aniqladi yo'naltirilgan tanlov. Ular xromosoma qo'llari bo'ylab polimorfizmda ham, divergentsiyada ham ilgari noma'lum bo'lgan katta miqyosdagi tebranishlarni aniqladilar. Ular X xromosomasi tezroq divergensiyaga ega va ilgari kutilganidan ancha kam polimorfizmga ega ekanligini aniqladilar. Shuningdek, ular genomning mintaqalarini topdilar (masalan, UTRlar ) bu adaptiv evolyutsiyani ko'rsatdi.[6]

2014 yilda Jakot va boshq. yordamida endemik bakterial qo'zg'atuvchilarning diversifikatsiyasi va epidemiologiyasini o'rgangan Borrelia burgdorferi model kompleksi (Lyme kasalligi uchun javobgar bakteriyalar). Shuningdek, ular genetik tuzilishni o'zaro taqqoslashni xohlashdi B. burgdorferi va bir-biriga yaqin turlar B. garinii va B. afzelii. Ular madaniyatga oid namunalarni ketma-ketlik bilan ajratib, so'ngra o'qilgan ma'lumotni mos yozuvlar ketma-ketligiga xaritalash bilan boshladilar. SNP ham turlararo, ham turlararo darajada asoslangan va filogenetik tahlillardan foydalanilgan. Genetik izolyatsiya darajasiga qarab, ular turlararo rekombinatsiya darajasi turlararo darajadan ~ 50 baravar yuqori ekanligini aniqladilar. Ular, shuningdek, genomning o'ziga xos shtammlarining ko'pchiligidan foydalanib, to'qnashuvlarda birlashmaganligini aniqladilar va bu patogen epidemiologiyani tekshirishda ishlatilgan oldingi strategiyalar haqida savollar tug'dirdi.[7]

Mur va boshq 2014 yilda bir tadqiqot o'tkazdi, unda bir guruh Atlantika ikra ilgari an'anaviy populyatsiya genetik tahlillari bilan tahlil qilingan populyatsiyalar (mikrosatellitlar, SNP-qator genotipini yaratish, BayeScan (ishlatadigan Dirichlet-multinomial taqsimot )) ularni belgilangan joyga joylashtirish konservativ birliklar. Ushbu genomik baho asosan oldingi natijalar bilan kelishilgan, ammo mintaqaviy va genetik jihatdan diskret guruhlar o'rtasidagi ko'proq farqlarni aniqladi, bu mintaqalarda lososni saqlab qolish birliklarining soni bundan ham ko'proq bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. Ushbu natijalar kelajakda tabiatni muhofaza qilish birliklarini belgilash aniqligini oshirish uchun genom-tahlilning foydaliligini tasdiqladi.[8]

Matematik modellar

Populyatsiya genomikasini o'rganish natijasida kelib chiqadigan ulkan ma'lumotlarni tushunish va tahlil qilish har xil matematik modellarni talab qiladi. Ushbu ulkan ma'lumotlarni tahlil qilishning bir usuli - bu QTL xaritalash. QTL xaritasi adaptiv fenotiplar uchun javobgar bo'lgan genlarni topishda yordam bergan.[9] Populyatsiya ichidagi genetik xilma-xillikni miqdoriy jihatdan aniqlash uchun fiksatsiya ko'rsatkichi yoki FST ishlatilgan. Bilan ishlatilganda Tajimaning D., FST selektsiya populyatsiyaga qanday ta'sir qilishini ko'rsatish uchun ishlatilgan.[10] The McDonald-Kreitman sinovi (yoki MK testi) tanlovni izlashda ham afzaldir, chunki u boshqa seleksiya testlarini tashlab yuboradigan turlarning demografiyasidagi o'zgarishlarga unchalik sezgir emas.[11]

Kelajakdagi o'zgarishlar

Populyatsiya genomikasidagi aksariyat o'zgarishlar ketma-ketlik texnologiyasining oshishi bilan bog'liq. Masalan, taqiqlangan joy bilan bog'liq bo'lgan DNK sekvensiyasi yoki RADSeq - bu nisbatan murakkabligi pastroq ketma-ketlikni ta'minlaydigan va oqilona narxlarda yuqori rezolyutsiyani ta'minlaydigan nisbatan yangi texnologiya.[12] Yuqori samaradorlikdagi ketma-ketlik texnologiyalari, shuningdek, spetsifikatsiya paytida genomik farqlanish to'g'risida ko'proq ma'lumot to'plash imkonini beradigan tez sur'atlarda o'sib borayotgan sohadir.[13] Shaxsiylashtirilgan tibbiyotda muhim rol o'ynaydigan SNPni aniqlash uchun yuqori mahsuldorlik ketma-ketligi ham foydalidir.[14] Nisbatan yangi yondashuv - bu qisqartirilgan vakolatxonalar ketma-ketligi (RRL), bu SNP-larni kashf etadigan va genotiplarni yaratadigan, shuningdek, mos yozuvlar genomlarini talab qilmaydi.[15]

Shuningdek qarang

Izohlar

  1. ^ Luikart, G .; Angliya, P. R .; Tallmon, D .; Iordaniya S .; Taberlet P. (2003). "Populyatsiya genomikasining kuchi va va'dasi: Genotiplashdan genomni terishga qadar". Tabiat sharhlari (4): 981-994
  2. ^ Charlzort, B. (2011). "Molekulyar populyatsiya genomikasi: qisqa tarix" (PDF). Genetika tadqiqotlari. 92 (5–6): 397–411. doi:10.1017 / S0016672310000522. PMID  21429271.
  3. ^ Shilling, M. P .; Bo'ri, P. G.; Daffi, A. M.; Ray, H. S .; Rowe, C. A .; Richardson, B. A .; Mock, K. E. (2014). "Populus populyatsiyasi genomikasi bo'yicha ketma-ket genotiplash: genomlardan namuna olish va filtrlash usullarini baholash". PLOS ONE. 9 (4): e95292. doi:10.1371 / journal.pone.0095292. PMC  3991623. PMID  24748384.
  4. ^ Fokett, J. A .; Iida, T .; Takuno, S .; Sugino, R. P.; Kado, T .; Kugou, K .; Mura, S .; Kobayashi, T .; Ohta, K .; Nakayama, J. I .; Innan, H. (2014). "Parchalanish xamirturushining populyatsion genomikasi Schizosaccharomyces pombe". PLOS ONE. 9 (8): e104241. doi:10.1371 / journal.pone.0104241. PMC  4128662. PMID  25111393.
  5. ^ Laxans, J .; Tishkoff, S. A. (2013). "Insonga moslashish populyatsiyasi genomikasi". Ekologiya, evolyutsiya va sistematikaning yillik sharhi. 44: 123–143. doi:10.1146 / annurev-ecolsys-110512-135833. PMC  4221232. PMID  25383060.
  6. ^ Boshlandi, D. J .; Xollouey, A. K .; Stivens, K .; Xillier, L. V.; Poh, Y. P.; Xahn, M. V.; Nista, P. M.; Jons, C.D .; Kern, A.D .; Devi, C. N .; Pachter, L.; Myers, E .; Langley, C. H. (2007). "Populyatsiya genomikasi: Drosophila simulanlaridagi polimorfizm va divergentsiyaning butun genomli tahlili". PLoS biologiyasi. 5 (11): e310. doi:10.1371 / journal.pbio.0050310. PMC  2062478. PMID  17988176.
  7. ^ Jakot, M.; Gonnet, M .; Ferquel, E .; Abrial, D .; Klod, A .; Gasqui, P .; Choumet, V. R .; Charras-Garrido, M.; Garnier, M.; Fure, B .; Sertur, N .; Dorr, N .; De Goer, J .; Vourx, G. L.; Bailly, X. (2014). "Borrelia burgdorferi turlarining kompleks populyatsiyasi genomikasi, turlar orasida yuqori darajadagi genetik izolyatsiyani ochib beradi va o'ziga xos epidemiologik jarayonlarni o'rganish uchun foydalari va cheklovlarini ta'kidlaydi". PLOS ONE. 9 (4): e94384. doi:10.1371 / journal.pone.0094384. PMC  3993988. PMID  24721934.
  8. ^ Mur, Jan Sebastien; Burret, Vinsent; Dionne, Melani; Bredberi, Yan; O'Rayli, Patrik; Kent, Metyu; Chaput, Gerald; Bernatchez, Lui (2014 yil dekabr). "Shimoliy Amerika bo'ylab joylashgan anadromous Atlantika lososining saqlanish genomikasi: tashqi lokuslar aholi tuzilishining neytral lokuslar bilan bir xil shakllarini aniqlaydi". Molekulyar ekologiya. 23 (23): 5680–5697. doi:10.1111 / mec.12972. PMID  25327895.
  9. ^ Stinchkomb, J. R .; Hoekstra, H. E. (2007). "Populyatsiya genomikasi va miqdoriy genetikani birlashtirish: ekologik ahamiyatga ega bo'lgan genlarni topish". Irsiyat. 100 (2): 158–170. doi:10.1038 / sj.hdy.6800937. PMID  17314923.
  10. ^ Hohenlohe, P. A .; Bassham, S .; Etter, P. D .; Stiffler, N .; Jonson, E. A .; Cresko, W. A. ​​(2010). "Ketma-ket RAD teglaridan foydalangan holda Threespine Stickleback-da parallel moslashuvning populyatsion genomikasi". PLoS Genetika. 6 (2): e1000862. doi:10.1371 / journal.pgen.1000862. PMC  2829049. PMID  20195501.
  11. ^ Harpur, B. A .; Kent, C. F.; Molodtsova, D .; Lebon, J. M. D .; Alqarni, A. S .; Owayss, A. A .; Zayed, A. (2014). "Asal asalarilar populyatsiyasining genomikasi ishchilarning xususiyatlari bo'yicha ijobiy tanlovning kuchli imzosini ochib beradi". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 111 (7): 2614–2619. doi:10.1073 / pnas.1315506111. PMC  3932857. PMID  24488971.
  12. ^ Deyvi, J. V.; Blaxter, M. L. (2011). "RADSeq: Keyingi avlod populyatsiyasi genetikasi". Funktsional Genomika bo'yicha brifinglar. 9 (5–6): 416–423. doi:10.1093 / bfgp / elq031. PMC  3080771. PMID  21266344.
  13. ^ Ellegren, H. (2014). "Model bo'lmagan organizmlarda genomlar ketma-ketligi va populyatsiya genomikasi". Ekologiya va evolyutsiya tendentsiyalari. 29 (1): 51–63. doi:10.1016 / j.tree.2013.09.008. PMID  24139972.
  14. ^ Siz, N .; Murillo, G.; Su, X.; Zeng X.; Xu, J .; Ning, K .; Chjan, S .; Chju, J .; Cui, X. (2012). "Yuqori tezlikli ketma-ketlik ma'lumotlarida genotip modelini tanlash yordamida SNP chaqiruvi". Bioinformatika. 28 (5): 643–650. doi:10.1093 / bioinformatika / bts001. PMC  3338331. PMID  22253293.
  15. ^ Greminger, M. P.; Stolting, K. N .; Natter, A .; Goossens, B .; Arora, N .; Bruggmann, R. M.; Patrignani, A .; Nussberger, B.; Sharma, R .; Kraus, R. H. S .; Ambu, L. N .; Singleton, I .; Chixi, L .; Van Shek, C. P.; Krützen, M. (2014). "Orangutan populyatsiyasi genomikasi uchun SNP ma'lumotlar to'plamlarini ishlab chiqarishning takomillashtirilgan qisqartirilgan sekanslash va SNP chaqirish algoritmlarini to'g'ridan-to'g'ri taqqoslash yordamida". BMC Genomics. 15: 16. doi:10.1186/1471-2164-15-16. PMC  3897891. PMID  24405840.

Tashqi havolalar

Adabiyotlar