На главную страницу
На главную страницу четвертого семестра

Элементарные эволюционные события

Задание 1. Сравнение разных способов оценки эволюционных расстояний между 2-мя генами

С помощью программы msbar получена модель последоватильной эволюции гена aroE_Ecoli. Для этого был создан скрипт, генерирующий последовательности 6 "мутантов".
Заметим, что заменой считается также переход A→A, произошедший за несколько мутаций.

Далее рассмотрим три способа подсчета расстояния между генами (Dist.xls)

Во-первых, это теоретическое "истинное" расстояние P_ij между i и j, посчитанное по формуле
       P_AB = P_AC + P_CB,     где C – промежуточный ген.

Программа distmat определяет попарные эволюционные расстояния разными методами при разных параметрах:

• неоткорректированные расстояния (D)
       distmat -sequence mutant.fasta -outfile D.distmat -nucmethod 0
• метод Джукса-Кантора (Jukes-Cantor) (JC)
       distmat -sequence mutant.fasta -outfile JC.distmat -nucmethod 1

Неоткорректированные расстояния (по-сути, просто несовпадения последовательностей) не отражают возможности "возвращения" исходного нуклеотида после повторной замены. Вобще, невозвожно определить, произошла одна замена или различия в данной позиции – результат нескольких последовательных мутаций. Поэтому рассчитанные расстояния меньше истинных.
Метод Джукса-Кантора учитывает это. Чем дольше ход эволюции, тем выше вероятность обратной замены на исходный нуклеотид. Поэтому для близких ("последовательных") мутантов расстояния, полученные разными методами (D и JC) различия минимальны, но расстояния между последней и первой последовательностями отличаются серьезно.
Заметим, что расстояние JC составляет примерно 3/4 от истинного расстояния. Причина в том, что программа distmat понимает заменой только изменение нуклеотида, а msbar заменяет нуклеотид на любой из четырех. Этим также объясняются различия "последовательных" расстояний (выделены жирным) между методом подсчета несовпадений и "истинными" расстояниями.
Для близких последовательностей расстояния по Джуксу-Кантору достаточно далеки от истинных, но при увеливении различий между генами расстояния приближаются к истинным (с учетом поправки на раличия понятий).

Таким образом, "традиционный" метод подсчета несовпадающих остатков "сближает" гомологов. Метод Джукса-Кантора дает более достоверную оценку хода белковой эволюции, но для далеких генов погрешность все же достаточно велика.

Заметим, однако, что все вышесказанное касается случайных замен, не находящихся под давлением отбора, а не остатков активного центра белка.