Filogenetik iz - Phylogenetic footprinting - Wikipedia

HOXA5 genining filogenetik izi

Filogenetik iz aniqlash uchun ishlatiladigan texnikadir transkripsiya omili bog'lash joylari (TFBS) ni qiziqtiradigan DNKning kodlanmagan mintaqasi ichida uni solishtirish orqali ortologik ketma-ketlik boshqacha turlari. Ushbu texnikani juda ko'p sonli bir-biriga yaqin turlar bilan ishlatganda, bu deyiladi filogenetik soya.[1]

Tadqiqotchilar shuni aniqladilarki, kodlamaydigan qismlar DNK ning spatiotemporal ifodasini boshqaradigan tartibga soluvchi oqsillarni biriktiruvchi joylarini o'z ichiga oladi genlar. Ushbu transkripsiya faktorini bog'laydigan joylar (TFBS) yoki tartibga soluvchi motiflarni aniqlash qiyin kechdi, avvalo ularning uzunligi qisqa bo'lgani uchun va ketma-ketlik o'zgaruvchanlik. Ko'p sohalarda transkripsiyani tartibga solishni tushunishning ahamiyati biologiya tadqiqotchilarga TFBS borligini bashorat qilish strategiyasini ishlab chiqishga olib keldi, ularning aksariyati ommaviy ma'lumotlar bazalariga olib keldi. Bunday texnikalardan biri Filogenetik Oyoq izlari.

Filogenetik iz ikki asosiy tushunchaga asoslanadi:

  1. Funktsiyasi va DNK majburiy ning afzalliklari transkripsiya omillari xilma-xilligi orasida yaxshi saqlanib qolgan turlari.
  2. Muhim kodlamaydigan DNK gen ekspressionini tartibga solish uchun zarur bo'lgan ketma-ketliklar differentsial selektiv bosimni namoyish etadi. Kodekslashtirmaydigan genomning boshqa, unchalik muhim bo'lmagan qismlariga qaraganda TFBSda sekinroq o'zgarish sodir bo'ladi.[2]

Tarix

Filogenetik izlar birinchi marta Tagle va boshq. Tomonidan qo'llanilgan va nashr etilgan. 1988 yilda tadqiqotchilarga evolyutsion konservalangan sis-regulyativ elementlarni embrion ε va for uchun javobgar bo'lishini taxmin qilishga imkon berdi. globulin primatlarda gen ekspressioni.[3]

Filogenetik izdan oldin, DNase iz izi ishlatilgan, bu erda DNazni hazm qilishdan himoya qiluvchi DNK transkripsiyasi faktori bog'langan joylari (TFBS) bilan oqsil bog'langan. Ushbu texnikaning muammolaridan biri bu vaqt va mehnat sarflashi edi. DNase izlaridan farqli o'laroq, filogenetik izlarga tayanadi evolyutsion genom ichidagi cheklovlar, ketma-ketlikning "muhim" qismlari turli xil turlari orasida saqlanib qoladi.[4]

Protokol

Filogenetik oyoq izlari texnikasi protokoli

Ushbu texnikadan foydalanganda sizning ketma-ketligingiz qaysi genomga to'g'ri kelishi kerakligini hal qilish muhimdir. Ko'proq xilma-xil turlar ortologik genlar o'rtasida ketma-ket o'xshashlikka ega bo'lmaydi. Shuning uchun, asosiysi, gomologiyani aniqlash uchun bir-biriga yaqin bo'lgan, ammo "shovqin" ni birlashtirmaslik uchun turlicha bo'lgan turlarni tanlashdir. Filogenetik izlarga bosqichma-bosqich yondoshish quyidagilardan iborat:

  1. Qiziqish geni to'g'risida qaror qabul qilish kerak.
  2. Ortologik genlarga ega turlarni diqqat bilan tanlang.
  3. Qarash uchun yuqori yoki quyi mintaqaning uzunligi to'g'risida qaror qabul qiling.
  4. Ketma-ketlikni tekislang.
  5. Konservalangan hududlarni qidirib toping va ularni tahlil qiling.

Hamma TFBS topilmadi

Ushbu texnikaning statistik xususiyati tufayli filogenetik iz izlari yordamida transkripsiyani bog'laydigan barcha joylarni topish mumkin emas. Ba'zi TFBSlarning topilmasligining bir nechta sabablari:

Turlarga xos bog'lanish joylari

Ba'zi majburiy saytlarda boshqa turlarning ko'pchiligida hech qanday mos keladigan o'yin yo'q ko'rinadi. Shuning uchun, ushbu joylarni filogenetik iz bilan aniqlash juda yaqin turlar mavjud bo'lmaguncha mumkin emas.

Juda qisqa majburiy saytlar

Ba'zi majburiy saytlar mukammal saqlanishni namoyish etadi, ammo qidirilganidan ko'ra qisqa mintaqada. Bunday qisqa motiflar (masalan, GC-box) ko'pincha tasodifan funktsional bo'lmagan ketma-ketlikda paydo bo'ladi va bu motiflarni aniqlash qiyin bo'lishi mumkin.

Kam o'ziga xos majburiy omillar

Ba'zi majburiy saytlar ba'zi bir saqlanishni namoyish etadi, ammo qo'shimchalar yoki o'chirilgan. Kiritilgan yoki o'chirilgan ushbu ketma-ketliklar hanuzgacha ishlayotganligi aniq emas. Agar ular majburiy omil kamroq aniq bo'lsa (yoki agar xohlasangiz kamroq "tanlab olsangiz"), ular hali ham funktsional bo'lishi mumkin. O'chirish va qo'shish majburiy saytlarda kam uchraydiganligi sababli, ketma-ketlikdagi qo'shimchalar va o'chirilishlarni hisobga olsak, yana bir nechta haqiqiy TFBS aniqlanishi mumkin, ammo bu ehtimol yana ko'plab noto'g'ri pozitivlarni o'z ichiga olishi mumkin.

Ma'lumot etarli emas

Ba'zi motiflar juda yaxshi saqlanib qolgan, ammo ular ma'lum bir ma'lumotlar to'plamida statistik jihatdan ahamiyatsiz. Motiv tasodifan turli xil turlarda paydo bo'lishi mumkin edi. Ushbu motiflarni ko'proq organizmlarning ketma-ketliklari mavjud bo'lganda aniqlash mumkin edi. Shunday qilib, kelajakda bu kamroq muammo bo'ladi.

Murakkab majburiy hududlar

Ba'zi transkripsiya omillari dimer sifatida bog'lanadi. Shuning uchun ularning bog'lanish joylari bir nechta o'zgaruvchan nukleotidlar bilan ajratilgan ikkita konservalangan mintaqadan iborat bo'lishi mumkin. O'zgaruvchan ichki ketma-ketlik tufayli motifni aniqlash mumkin emas. Ammo, agar biz mutatsiyani hisoblamasdan, o'zgaruvchan ketma-ketlikni o'z ichiga olgan motiflarni qidirish uchun dasturdan foydalansak, bu motiflarni topish mumkin edi.

Aniqlik

Shuni yodda tutish kerakki, barcha konservatsiya qilingan qatorlar tanlov bosimi ostida emas. Soxta ijobiy tomonlarni yo'q qilish uchun statistik tahlillar o'tkazilishi kerak, natijada bildirilgan motiflarning mutatsion darajasi atrofdagi funktsional bo'lmagan ketma-ketlikdan sezilarli darajada pastroq bo'ladi.

Bundan tashqari, agar ketma-ketlik haqida oldindan ma'lumot hisobga olinsa, natijalar aniqroq bo'lishi mumkin. Masalan, ba'zi bir tartibga soluvchi elementlar promotor mintaqada 15 marta takrorlanadi (masalan, ba'zi metalotionein promouterlarida 15 ta metalga javob beruvchi elementlar (MRE) mavjud). Shunday qilib, turlar bo'yicha bir-biriga mos kelmaydigan soxta motivlarni yo'q qilish uchun, promotor mintaqadagi tartibga soluvchi elementlarning yo'nalishi va tartibi barcha turlarda bir xil bo'lishi kerak. Ushbu turdagi ma'lumotlar etarli darajada saqlanmagan, lekin kirish ketma-ketligida bir nechta nusxada uchraydigan tartibga soluvchi elementlarni aniqlashda bizga yordam berishi mumkin.[5]

Adabiyotlar

  1. ^ Inson genomining funktsional mintaqalarini topish uchun dastlabki ketma-ketliklarni filogenetik soyalash doi:10.1126 / science.1081331
  2. ^ Nef, S. va Tompa, M. 2006. MicroFootPrinter: prokaryotik genomlarda filogenetik iz olish vositasi. Nuklein kislotalarni tadqiq qilish. 34: 366-368
  3. ^ Tagle, DA, Koop, BF, Goodman, M., Slightom, JL, Hess, D., and Jones, RT 1988. Prosimian primatning embrion b va g globin genlari (Galago crassicaudatis): nukleotid va aminokislotalar ketma-ketligi, rivojlanish tartibga solish va filogenetik izlar. J. Mol. Biol. 203:439-455.
  4. ^ Zhang, Z. va Gerstein, M. 2003. Sichqonlar va erkaklar: filogenetik izlar tartibga soluvchi elementlarni topishga yordam beradi.J. Biol.2:11-11.4
  5. ^ Blanchette, M. va Tompa, M. 2002. Filogenetik izlarni hisoblash usuli bilan tartibga soluvchi elementlarning kashf etilishi. Genom Res. 12: 739-748