evolutsioon.ebc.ee/molevol/

1. http://www.evolutsioon.ebc.ee/molevol/

2. kasulikud neutraalsed Seletus: kergelt kahjulikud syn syn valik letaalsed Evolutsiooniteooria neutraalsetest asendustest ja valikust Puhastav valik inimese mitokondris: Eeldatav suhe: NSYN/SYN=3.45 Tegelik suhe: NSYN/SYN=0.42 syn syn

3. (palmetto genealogy Anderson and Slatkin 2004)

4. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused neutraalse hüpoteesi eelduseks Page&Holmes 1998

5. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused a) 900 kordsed erinevused histoonid aeglased - interakteeruvad DNAga teiste valkudega interakteeruvad valgud evolveeruvad kiiremini Page&Holmes 1998

6. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused b) heemiga seonduvad fenüülaalaniin44 ja histidiin94 konserveerunud

7. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused c) mittekodeeriv DNA varieeruvam - globiinide ja pseudogeenide näide d) samuti sünonüümsete asenduste ülekaal (koodoni 3. pos.), - aeglasem siiski pseudogeenist

8. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused d) sünonüümsed asendused ja mittesünonüümsed erinevates geenides erinevad kas mittesünonüümsed asendused on neutraalsed, peaaegu neutraalsed?

9. Aminohappelised asendused: PAM ja BLOSUM maatriksid

10. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused d) geeni funktsionaalset piirangut saab mõõta suhte dN/dS kaudu positiivne valik suurendab HIV env valgu, mis tekitab peremeeslooma immuunvastust, varieeruvust

12. 1. Funktsionaalsed piirangud ja asenduste kiirused Neutraalsustestid 1. Liikide vahelist ja sisest varieeruvust mõõtvad testid - McDonald-Kreitman test mõõdab kas liikide vaheline dN/dS erineb liikide sisesest. see test ei eelda, et populatsiooni suurused oleksid konstantsed

13. 1. Funktsionaalsed piirangud: neutraalsustestid - Hudson-Kreitman-Aquade (HKA) test mõõdab kas varieeruvus eri piirkondades (kodeerivad, flankeerivad) on võrdne liikide vahel ja sees; eeldab populatsiooni suuruste konstantsust.

14. HKA test http://www.stats.ox.ac.uk/~mcvean/L4slides4.pdf

15. 2. kui enamasti dN<dS, siis positiivse valiku puhul dN>dS arvesta koodoni kolme positsiooni: 2 enamasti nsyn nii et täieliku neutraalsuse korral suhe 3.45/1 tuleb arvestada ka homoplaasia dünaamikat - sama positsiooni tabamise tõenäosus kasvab ajas, mis viib sünonüümsete asenduste küllastumisele

16. 1. Funktsionaalsed piirangud: neutraalsustestid 3. Tajima D võimaldab ühe liigi sees S - varieeruvad positsioonid (segregating sites)  - keskmine paarivisiisiline erinevus L - järjestuse pikkus eeldatavasti

17. http://www.stats.ox.ac.uk/~mcvean/L4slides4.pdf

18. http://www.stats.ox.ac.uk/~mcvean/L4slides4.pdf

19. 1. Funktsionaalsed piirangud: neutraalsustestid Fu and Li (1993) neutraalsustest mõõdab mutatsioonide arvu puu välistel ja sisemistel harudel

20. Ewens-Watterson test hindab vaadeldud homosügootsusastet. Oodatud väärtus arvutatakse Ewensi valemiga. Test on tundlik alleelisageduste kõrvalekalletele tasakaaluväärtusest.

21. 1. Funktsionaalsed piirangud: neutraalsustestid Testid on tundlikud ja sõltuvad - rekombinatsioonist - paralleelmutatsioonidest - eeldavad konstantseid põlvkondade pikkusi ja mutatsioonikiirusi - segregeeruvate saitide arvust (olulisem kui valimi suurus) - populatsiooni demograafilisest ajaloost (selective sweep – populatsiooni kasv tasakaalustav valik – populatsioonide jagunemine migratsioon)

22. effektiivne populatsiooni suurus Wright 1931 kasutusele mõiste: osa populatsioonist, mis määrab terve populatsiooni geeni sageduste juhusliku edasikandumise järgmisse põlvkonda Li & Graur 1991:

23. effektiivne populatsiooni suurus ühe isase korral, näiteks, Ne = 2N/(1+N/2)=4 näide, 96 lehma ja 4 pulli:

24. effektiivne populatsiooni suurus Neja varieeruvus reproduktsiooni effektiivsuses võrdne reproduktiivne effektiivsus ehk varieeruvus=0 Ne=5 ebavõrdne reproduktiivne effektiivsus ehk suur varieeruvus=1 Ne=1

25. effektiivne populatsiooni suurus kõrge varieeruvus reproduktiivses edukuses tähendab väikest Ne-d

26. effektiivne populatsiooni suurus fluktuatsioonid ja harmooniline keskmine näide:

27. effektiivne populatsiooni suurus effektiivse populatsiooni suhe tsensusesse mõnedel kaslastel inimesel ~1/3

28. 2. Genoomide aluspaariline koostis genoomi isokoorne struktuur isokoorid on homogeense aluspaarilise koostisega DNA lõigud (>300 kb; >20kb) - tavaliselt väljendatakse G+C võrreldes A+T - bakteritel liikide vaheline varieeruvus 25-75%, kuid liikide sees väike vertebraatidel 40%-45% - ulatub üle kodeerivate/mitte-kodeerivate alade - ka valkude AH koostis peegeldab kohalikku isokoorsust

29. 2. Aluspaariline koostis - enamusel kõigusoojastel ~40% G+C - püsisoojastel (imetajad, linnud) nii GC rikkad kui vaesed alad Geenid GC rikastes isokoorides enamasti Geenide kontekst neile sarnase GC-ga teistel imetajatel sarnane, närilistel puudub aga H3 inimese isokoorid

30. 2. Aluspaariline koostis isokooride pikkuseline püsivus ja klassid Nekrutenko&Li; Genome Res. 2000 (12):1986-95

31. 2. Aluspaariline koostis isokooridega seotud - geenide tihedus ja tüübid - replikatsiooni aeg rakutsüklis - transposonite olemasolu - rekombinatsiooni sagedus

32. 2. Aluspaariline koostis Bernardi seostas lindude ja imetajate kõrge GC sisaldusega isokoore termilise adaptatsiooniga, GC paardumine 3 vesiniksidemega stabiilsem kui AT paaridel? mõnedele termofiilidel eelistus GC rikaste koodonitega Arg ja Ala (termiliselt stabiilsed) vs Ser ja Lys suhtes - ka ariidsetel taimedel sarnane - seletus ka -globiini puule? - samas mõnedel termofiilsetel bakteritel madal GC

33. 2. Aluspaariline koostis Li vaatas mitmeid pseudogeene flankeerivate alade kontekstis inimahvidel ja leidis, et pärast lahknemist ühisest eellasest ning inserteerudes erinevasse konteksti vastasid pseudogeenid naabruse aluspaarilisele ülesehitusele. - kuna pseudogeenid ei ole valiku all, põhjus isokoorsest kontekstist tingitud mutatsioonides

34. 2. Aluspaariline koostis Seletused - replikatsioonist tingitud (Wolfe 1989) rakutsüklis varemini replitseerunud geenid GC rikkamad kuna dNTP-de koostis rakutsükli algul GC rikas (vaieldav, kuid kooskõlas geenide GC rikkuse ja nende replikatsiooni aja osas, imetajatel kokku 8h) - reparatsioonist tingitud eriline reparatsiooni süsteem, mis seotud kõrge transktiptsiooni aktiivsusega piirkondadega - ja need tavaliselt seotud CpG saarte sisaldumisega - rekombinatsioonilise aktiivsusega seotud palju andmeid imetajatelt tõenduseks: kõrge rekombin. aktiivsusega alades kõrge GC ja vastupidi (n. Y mitte-rekombineeruv osa madalaga)

35. 3. koodoni kasutus

36. 3. koodoni kasutus koodoni kasutus vastavalt ekspressiooni tasemele

37. 3. koodoni kasutus Koodoni kasutus sõltuvalt ekspressiooni tasemest ja tRNA hulgast E. colil ja pärmil

38. 3. koodoni kasutus Drosophila 10 geeni liikide vaheline võrdlus madala ekspressiooniga kõrge ekspressiooniga sün. asendusi positsiooni kohta erinevus koodoni võrdsest kasutusest

39. 3. koodoni kasutus Selection-mutation-drift hüpotees: erinevused kõrgelt (valik) ja madalalt (mut./triiv) ekspresseeritud geenides. alternatiiv, koodoni kasutus kui üks ekspressiooni reguleerimise mehhanisme (Grosjean & Friers 1982) - ekspressiooni kontroll promootorilt tugevam ainuraksetes koodoni kasutuse eelis väike, s<10-6 (Ne) Hartl hindas s=7x10-9, gnd geen E. colis ja puhastav valik toimib kõrgelt ekspresseeritud geenides vastavalt tRNA-de hulgale rakus sellega pidurdub sünonüümsete evol. kiirus e. vastavalt Kimura’le funktsionaalsed piirangud tingivad evolutsiooniliste kiiruste aeglustumise

40. 3. koodoni kasutus - sünonüümsete koodonipositsioonide kasutus imetajatel pole oluliselt erinev mittekodeerivate intronite omast ja paistab oluliselt seotud olevat GC rikkusega vastupidiselt ainuraksetele kel GC sisaldus koodoni kolmandates positsioonides pole võrdne flankeeriva DNAga imetajate koodoni kasutus sõltumatu ekspressiooni tasemest, ajast ja koest ega ole seetõttu valiku poolt suunatud