Генетика популяций - Хедрик Ф.
ISBN 5-94836-007-5
Скачать (прямая ссылка):
Для оценки количества синонимичных (ds) и несинонимичных (dN) замен на сайт воспользуемся выражением 9.4а и методом Жаке-Кантора (Jukes-Cantor), вводя ps и pN для d. Хотя эта аппроксимация не поддерживается во всех случаях, Ота и Ней (Ohta, Nei, 1994b) показали, что в большинстве случаев она обеспечивает хорошие оценки.
Изучение последовательностей для большинства генов дает оценки синонимичных и несинонимичных оценочных скоростей, согласующиеся с очищающим отбором, т.е. dN Например, Ли (Li, 1997) обнаружил, что в 47 генах человека и грызунов отношение несинонимичных к синонимичным заменам было 0,21, а для 32 генов D.melanogaster и D.pseudoobscura, отношение было 0,12. С другой стороны, гены МНС обычно имеют более высокую скорость несинонимичных, чем синонимичных замен. (Пример 9.4 показывает, как вычислить скорости замен, используя вышеописанный способ. Видно, что отношение dN/ds для последовательностей МНС у исчезающего вида, лошади Пржевальского, больше 1.)
Пример 9.4. Лошадь Пржевальского, Eguus przewalskii - единственный сохранившийся вид лошади, отличный от домашней лошади (Boyd, Houpt,
1994). Раньше она была широко распространена в Евразии, а теперь, как полагают, в природе вымирает; последнее подтвержденное наблюдение диких животных было в 1960-х годах. Искусственно поддерживаемая популяция, которая сейчас насчитывает более 1200 особей, живущих в подходящих условиях обитания по всему миру, произошла от 13-ти животных. В последние годы лошади Пржевальского были выпущены в резервации (заказники) в Монголии и Китае с целью восстановления диких популяций.
Хедрик с соавторами (Hedrick et al., 1999а) исследовали изменчивость экзона 2 гена DRB МНС класса II у 14 лошадей Пржевальского, которые были широко представлены у 13 основателей. Они заключили (на основе нескольких цепей доказательств), что было два гена DRB класса II, один с четырьмя аллелями и один - с двумя. Это малое количество аллелей согласуется с малым количеством основателей и меньше, чем число соответствующих аллелей у домашних лошадей (Hedrick et al., 1999а) и коров (Mikko, Anderson, 1995). Для иллюстрации расчета скорости замен в таблице 9.6 даются последовательности 10 из 78 изученных кодонов, для двух аллелей первого локуса, Eqpr DRB*1 и Eqpr DRB*5. Три различия в кодонах между этими аллелями (всего пять нуклеотидных различий) оказались несинонимичными и были обнаружены в кодонах 52, 56 и 57 этой 10-кодонной последовательности. Из выражения 9.7Ь и величины s., рассчитанной из таблицы 9.6, S = 9,67 и N = 20,33. Из выражения 9.7Ь и величин в таблице 9.6, S = 0,5 и N = 4,5. Тогда из выражения 9.7с ps = 0,052 и pN = 0,221 и тогда из выражения 9.4а ds = 0,054 и dN = 0,262, так что отношение dN/ds = 4,85. Сначала Хьюдж и Ней (Hughes, Nei, 1988) обнаружили, что в кодонах из антиген-связывающих сайтов человеческого МНС, отношение dv/ds значительно выше, чем единица, и затем почти такие же высокие отношения выявили для генов МНС других организмов.
ТАБЛИЦА 9.6. Нуклеотидная последовательность 10 кодонов, имеющих различия в экзо-не 2 (подчеркнуто во второй последовательности) между двумя аллелями, Eqpr DRB* 1 и Eqpr DRB*5, гена МНС у лошади Пржевальского (Hedrick et al., 1999а) и величины, использованные для оценки скоростей синонимичных и несинонимичных замен
Кодон
48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
Eqpr DRB*1 CGG GCG GTG ACC AAG CTG GGG CGG ACG GAC
Eqpr DRB*5 CGG GCG GTG ACC GAG CTG GGG CGG CGG AGC
s 1,33 1,0 1,0 1,0 0,33 1,33 1,0 1,33 1,0 0,33
s< 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0
no 0 0 0 0 0 0 0 0 1,5 2
с. Тест Эвенса-Ваттерсона
Из модели неограниченного числа аллелей следует (выражение 8.8а), что ожидаемая равновесная гомозиготность равна:
1
/ =
4 Nu +1
Эвене (Ewens, 1972) показал, что при нейтральном равновесии ожидаемое количество различных аллелей п в выборке размером 2N равно:
2/v-i а /=о ® +1
(9.8)
где в = 4Nu. Если величина в очень мала, то ожидаемое количество различных аллелей превышает единицу на очень малую величину. Когда в велика, то п достигает значения 2N, и почти каждый выборочный аллель будет отличаться от ранее выбранных аллелей.
ТАБЛИЦА 9.7. Аллельные частоты и наблюдаемая гомозиготность, соответствующая равновесию Харди-Вайнберга, 0{f), в трех разных гипотетических выборках численностью 200 особей с четырьмя аллелями
Выборка Аллельные частоты
A, A2 Ai A< 0(J)
1 0,35 0,30 0,20 0,15 0,275
2 0,775 0,18 0,04 0,005 0,635
3 0,965 0,025 0,005 0,005 0,932
Исходя из этих двух отношений, Ваттерсон (Watterson, 1978) разработал тест для определения, согласуется ли гомозиготность в выборке размером 2N с п разными аллелями, с ожидаемой гетерозиготностью при нейтральности. Этот тест не нуждается в оценке 4N и, потому ожидание зависит только от двух известных величин - размера выборки и количества разных аллелей. Для иллюстрации этого теста в таблице 9.7 показано гипотетическое распределение четырех аллелей, наблюдаемых в выборке численностью 200 особей. В выборке 1 частоты аллелей более сходные, чем ожидаемые при нейтральности, в выборке 2 они близки к нейтральности, и в выборке 3 частота большинства частых аллелей выше, чем ожидаемая при нейтральности. Для теста, разработанного Ваттерсо-ном (Watterson, 1978), сравним наблюдаемую по Харди-Вайнбергу гомозиготность
