Геномика на населението

Од Википеди?а ? слободната енциклопеди?а

Геномиката на населението е споредба во големи размери на ДНК секвенци на населението. Геномиката на популаци?ата претставува неологизам ко? е поврзан со генетиката на населението . Геномиката на населението ги проучува ефектите на геномот за да го подобри нашето разбира?е за микроеволуци?ата , така што може да се дознае филогенетската истори?а и демографи?ата на населението. [1]

Истори?а [ уреди | уреди извор ]

Геномиката на популаци?ата е интересна за научниците уште од времето на Дарвин. Некои од првите методи кои биле користени за проучува?е на генетската вари?абилност на пове?е места вклучуваат електрофореза на гел и мапира?е со рестриктивни ензими. [2] Претходно геноми?ата била ограничена само на проучува?е на мала количина на локуси . Сепак, неодамнешниот напредок во секвенционира?ето и комп?утерското складира?е и мо? овозможиле проучува?е на стотици ил?ади локуси од популациите. [3] Анализата на овие податоци бара идентификаци?а на ненеутрални или надворешни локуси кои укажуваат на селекци?а во то? регион на геномот. Ова ?е му овозможи на истражувачот да ги отстрани овие локуси за да ги проучува ефектите на геномот или да се фокусира на овие локуси доколку се од интерес.

Истражувачки апликации [ уреди | уреди извор ]

Во проучува?ето на Schizosaccharomyces pombe , популациската геномика е користена за да се разбере причината за фенотипската вари?аци?а во рамките на еден вид. Ме?утоа, биде??и генетската вари?аци?а во ово? вид претходно била слабо разбрана поради технолошките ограничува?а, геноми?ата на популаци?ата ни овозможува да дознаеме за генетските разлики на видот. [4] Ка? човечката популаци?а, популациската геномика се користи за проучува?е на генетските промени откако лу?ето почнале да мигрираат подалеку од Африка пред приближно 50.000-100.000 години. Се покажало дека не само што биле високо избрани гените поврзани со плодноста и репродукци?ата, туку и дека колку пове?е лу?ето се оддалечувале од Африка, толку е поголемо присуството на лактаза. [5]

Проучува?ето од 2007 година направено од Бегун и неговите соработници ?а споредила целата геномска секвенца од пове?е линии на Drosophila simulans со склопот на D. melanogaster и D. yakuba . Ова било направено со усогласува?е на ДНК од секвенци на пушка од целиот геном на D. simulans со стандардна референтна секвенца пред да се изврши анализа на целиот геном на полиморфизам и дивергенци?а. Ова открило голем бро? на протеини кои доживеале насочен избор. Тие откриле претходно непознати, големи флуктуации и во полиморфизмот и во дивергенци?ата долж краците на хромозомот. Тие откриле дека Х-хромозомот има побрза дивергенци?а и значително помал полиморфизам од претходно очекуваното. Тие, исто така, откриле региони од геномот (на пр. UTRs ) кои сигнализирале адаптивна еволуци?а. [6]

Во 2014 година Жако и неговите соработници ?а проучувале диверзификаци?ата и епидемиологи?ата на ендемичните бактериски патогени користе??и го комплексот видови Borrelia burgdorferi (бактериите одговорни за Ла?мската болест) како модел. Тие, исто така, сакале да ?а споредат генетската структура поме?у B. burgdorferi и тесно сродните видови B. garinii и B. afzelii . Тие започнале со секвенционира?е на примероци од култура и потоа мапира?е на необработеното чита?е на референтни секвенци. Биле користени анализи базирани на SNP и филогенетски анализи и на интраспецифично и на ме?успецифично ниво. Кога го следеле степенот на генетска изолаци?а, тие откриле дека стапката на интраспецифична рекомбинаци?а била ~ 50 пати повисока од интерспецифичната стапка. Тие, исто така, откриле дека со користе?е на пове?ето геномски специфични соеви не се групирале во клади, што ги поставува праша?ата за претходните стратегии користени при истражува?е на епидемиологи?ата на патогенот. [7]

Мур и неговите соработници спровеле проучува?е во 2014 година во ко?а група популации на атлантскиот лосос кои претходно биле анализирани со традиционални популациски генетски анализи (микросателити, генотипизира?е со низа SNP, BayeScan (ко? користи Дирихле-мултиномна распределба)) за да ги стави во дефинирана конзервативна единици. Оваа геномска проценка главно се согласила со претходните резултати, но идентификувала пове?е разлики поме?у регионалните и генетски дискретните групи, што сугерира дека има потенци?ално уште поголем бро? на зачувани единици на лосос во тие региони. Овие резултати ?а потврдиле корисноста на анализата ширум геномот со цел да се подобри точноста на идното именува?е на зачуваните единици. [8]

Ка? морските високомиграциски видови, традиционалните генетски анализи на популаци?ата честопати не успеваат да ?а идентификуваат структурата на популаци?ата. Ка? туните, традиционалните маркери како што се PCR производите со краток домет, микросателитите и SNP-низите имале тешкотии да ги разликуваат рибните резерви од посебните океански басени. Сепак, популационото геномско истражува?е со користе?е на RAD секвенционира?е во жолтоперка туна [9] [10] и албакор [11] [12] успеало да разликува популации од различни океански басени и да открие структура на популаци?а со фини размери. Овие проучува?а идентификуваат наводно адаптивни локуси кои откриваат силна структура на населението, иако овие места претставуваат релативно мал дел од целокупните податоци за секвенцата на ДНК. Спротивно на тоа, поголемиот дел од секвенционираните локуси за кои се претпоставува дека се селективно неутрални не откриваат модели на диференци?аци?а на популаци?ата, што се совпа?аат со резултатите за традиционалните ДНК маркери. [9] [10] [11] [12] Истиот модел на наводно адаптивни локуси и секвенционира?е на RAD кои ?а откриваат структурата на популаци?ата, во споредба со ограничениот увид обезбеден од традиционалните ДНК маркери е забележан и за други морски риби, вклучително и шарениот марлин [13] и лингкод. [14]

Математички модели [ уреди | уреди извор ]

Разбира?ето и анализата на огромните податоци што доа?аат од проучува?ата за геномика на популаци?ата бара различни математички модели. Еден метод за анализа на овие огромни податоци е преку Локус на квантитативна карактеристика или QTL мапира?е. QTL мапира?ето е искористено за да помогне во пронао?а?ето на гените кои се одговорни за адаптивните фенотипови. [15] За да се измери генетската разновидност во популаци?ата се користи вредност позната како индекс на фиксаци?а или F ST . Кога се користи со Та?има Д, F ST се користи за да се покаже како селекци?ата де?ствува врз популаци?ата. [16] Тестот Мекдоналд-Кра?тман (или МК тест) е исто така фаворизиран кога се бара селекци?а биде??и не е толку чувствителен на промените во демографи?ата на видот што би ги отфрлило другите тестови за селекци?а. [17]

Идни случува?а [ уреди | уреди извор ]

Пове?ето случува?а во популациската геномика се поврзани со зголемува?ето на технологи?ата на секвенционира?е. На пример, секвенционира?ето на ДНК поврзано со местото на ограничува?е, или RADSeq е релативно нова технологи?а ко?а секвенционира со помала сложеност и обезбедува повисока резолуци?а по разумна цена. [18] Технологиите за секвенционира?е со висок промет се исто така брзо растечко поле што овозможува да се соберат пове?е информации за геномската раздвоеност за време на специ?аци?ата. [19] Секвенционира?ето со висок пропусен опсег е исто така многу корисно за открива?е на еднонуклеотиден полиморфизам, што игра клучна улога во персонализираната медицина. [20] Друг релативно нов пристап е секвенционира?ето на библиотеката со намалена застапеност (RRL) ко?а открива и генотипизира SNP и исто така не бара референтни геноми. [21]

Наводи [ уреди | уреди извор ]

  1. ↑ Luikart, G.; England, P. R.; Tallmon, D.; Jordan S.; Taberlet P. (2003). "The Power and Promise of Population Genomics: From Genotyping to Genome Typing". Nature Reviews (4): 981-994
  2. ↑ Charlesworth, B. (2011). ?Molecular population genomics: A short history“ (PDF) . Genetics Research . 92 (5?6): 397?411. doi : 10.1017/S0016672310000522 . PMID   21429271 .
  3. ↑ Schilling, M. P.; Wolf, P. G.; Duffy, A. M.; Rai, H. S.; Rowe, C. A.; Richardson, B. A.; Mock, K. E. (2014). ?Genotyping-by-Sequencing for Populus Population Genomics: An Assessment of Genome Sampling Patterns and Filtering Approaches“ . PLOS ONE . 9 (4): e95292. Bibcode : 2014PLoSO...995292S . doi : 10.1371/journal.pone.0095292 . PMC   3991623 . PMID   24748384 .
  4. ↑ Fawcett, J. A.; Iida, T.; Takuno, S.; Sugino, R. P.; Kado, T.; Kugou, K.; Mura, S.; Kobayashi, T.; Ohta, K. (2014). ?Population Genomics of the Fission Yeast Schizosaccharomyces pombe“ . PLOS ONE . 9 (8): e104241. Bibcode : 2014PLoSO...9j4241F . doi : 10.1371/journal.pone.0104241 . PMC   4128662 . PMID   25111393 .
  5. ↑ Lachance, J.; Tishkoff, S. A. (2013). ?Population Genomics of Human Adaptation“ . Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 44 : 123?143. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-110512-135833 . PMC   4221232 . PMID   25383060 .
  6. ↑ Begun, D. J.; Holloway, A. K.; Stevens, K.; Hillier, L. W.; Poh, Y. P.; Hahn, M. W.; Nista, P. M.; Jones, C. D.; Kern, A. D. (2007). ?Population Genomics: Whole-Genome Analysis of Polymorphism and Divergence in Drosophila simulans“ . PLOS Biology . 5 (11): e310. doi : 10.1371/journal.pbio.0050310 . PMC   2062478 . PMID   17988176 .
  7. ↑ Jacquot, M.; Gonnet, M.; Ferquel, E.; Abrial, D.; Claude, A.; Gasqui, P.; Choumet, V. R.; Charras-Garrido, M.; Garnier, M. (2014). ?Comparative Population Genomics of the Borrelia burgdorferi Species Complex Reveals High Degree of Genetic Isolation among Species and Underscores Benefits and Constraints to Studying Intra-Specific Epidemiological Processes“ . PLOS ONE . 9 (4): e94384. Bibcode : 2014PLoSO...994384J . doi : 10.1371/journal.pone.0094384 . PMC   3993988 . PMID   24721934 .
  8. ↑ Moore, Jean-Sebastien; Bourret, Vincent; Dionne, Melanie; Bradbury, Ian; O'Reilly, Patrick; Kent, Matthew; Chaput, Gerald; Bernatchez, Louis (December 2014). ?Conservation genomics of anadromous Atlantic salmon across its North American range: outlier loci identify the same patterns of population structure as neutral loci“. Molecular Ecology . 23 (23): 5680?5697. doi : 10.1111/mec.12972 . PMID   25327895 .
  9. ↑ 9,0 9,1 Grewe, P.M.; Feutry, P.; Hill, P.L.; Gunasekera, R.M.; Schaefer, K.M.; Itano, D.G.; Fuller, D.W.; Foster, S.D.; Davies, C.R. (2015). ?Evidence of discrete yellowfin tuna ( Thunnus albacares ) populations demands rethink of management for this globally important resource“ . Scientific Reports . 5 : 16916. Bibcode : 2015NatSR...516916G . doi : 10.1038/srep16916 . PMC   4655351 . PMID   26593698 .
  10. ↑ 10,0 10,1 Pecoraro, Carlo; Babbucci, Massimiliano; Franch, Rafaella; Rico, Ciro; Papetti, Chiara; Chassot, Emmanuel; Bodin, Nathalie; Cariani, Alessia; Bargelloni, Luca (2018). ?The population genomics of yellowfin tuna ( Thunnus albacares ) at global geographic scale challenges current stock delineation“ . Scientific Reports . 8 (1): 13890. Bibcode : 2018NatSR...813890P . doi : 10.1038/s41598-018-32331-3 . PMC   6141456 . PMID   30224658 .
  11. ↑ 11,0 11,1 Anderson, Giulia; Hampton, John; Smith, Neville; Rico, Ciro (2019). ?Indications of strong adaptive population genetic structure in albacore tuna ( Thunnus alalunga ) in the southwest and central Pacific Ocean“ . Ecology and Evolution . 9 (18): 10354?10364. doi : 10.1002/ece3.5554 . PMC   6787800 . PMID   31624554 .
  12. ↑ 12,0 12,1 Vaux, Felix; Bohn, Sandra; Hyde, John R.; O'Malley, Kathleen G. (2021). ?Adaptive markers distinguish North and South Pacific Albacore amid low population differentiation“ . Evolutionary Applications . 14 (5): 1343?1364. doi : 10.1111/eva.13202 . ISSN   1752-4571 . PMC   8127716 Проверете ?а вредноста |pmc= ( help ) . PMID   34025772 Проверете ?а вредноста |pmid= ( help ) .
  13. ↑ Mamoozadeh, Nadya R.; Graves, John E.; McDowell, Jan R. (2020). ?Genome?wide SNPs resolve spatiotemporal patterns of connectivity within striped marlin ( Kajikia audax ), a broadly distributed and highly migratory pelagic species“ . Evolutionary Applications . 13 (4): 677?698. doi : 10.1111/eva.12892 . PMC   7086058 . PMID   32211060 .
  14. ↑ Longo, Gary C.; Lam, Laurel; Basnett, Bonnie; Samhouri, Jameal; Hamilton, Scott; Andrews, Kelly; Williams, Greg; Goetz, Giles; McClure, Michelle (2020). ?Strong population differentiation in lingcod ( Ophiodon elongatus ) is driven by a small portion of the genome“ . Evolutionary Applications . 13 (10): 2536?2554. doi : 10.1111/eva.13037 . PMC   7691466 Проверете ?а вредноста |pmc= ( help ) . PMID   33294007 Проверете ?а вредноста |pmid= ( help ) .
  15. ↑ Stinchcombe, J. R.; Hoekstra, H. E. (2007). ?Combining population genomics and quantitative genetics: Finding the genes underlying ecologically important traits“. Heredity . 100 (2): 158?170. doi : 10.1038/sj.hdy.6800937 . PMID   17314923 .
  16. ↑ Hohenlohe, P. A.; Bassham, S.; Etter, P. D.; Stiffler, N.; Johnson, E. A.; Cresko, W. A. (2010). ?Population Genomics of Parallel Adaptation in Threespine Stickleback using Sequenced RAD Tags“ . PLOS Genetics . 6 (2): e1000862. doi : 10.1371/journal.pgen.1000862 . PMC   2829049 . PMID   20195501 .
  17. ↑ Harpur, B. A.; Kent, C. F.; Molodtsova, D.; Lebon, J. M. D.; Alqarni, A. S.; Owayss, A. A.; Zayed, A. (2014). ?Population genomics of the honey bee reveals strong signatures of positive selection on worker traits“ . Proceedings of the National Academy of Sciences . 111 (7): 2614?2619. Bibcode : 2014PNAS..111.2614H . doi : 10.1073/pnas.1315506111 . PMC   3932857 . PMID   24488971 .
  18. ↑ Davey, J. W.; Blaxter, M. L. (2011). ?RADSeq: Next-generation population genetics“ . Briefings in Functional Genomics . 9 (5?6): 416?423. doi : 10.1093/bfgp/elq031 . PMC   3080771 . PMID   21266344 .
  19. ↑ Ellegren, H. (2014). ?Genome sequencing and population genomics in non-model organisms“. Trends in Ecology & Evolution . 29 (1): 51?63. doi : 10.1016/j.tree.2013.09.008 . PMID   24139972 .
  20. ↑ You, N.; Murillo, G.; Su, X.; Zeng, X.; Xu, J.; Ning, K.; Zhang, S.; Zhu, J.; Cui, X. (2012). ?SNP calling using genotype model selection on high-throughput sequencing data“ . Bioinformatics . 28 (5): 643?650. doi : 10.1093/bioinformatics/bts001 . PMC   3338331 . PMID   22253293 .
  21. ↑ Greminger, M. P.; Stolting, K. N.; Nater, A.; Goossens, B.; Arora, N.; Bruggmann, R. M.; Patrignani, A.; Nussberger, B.; Sharma, R. (2014). ?Generation of SNP datasets for orangutan population genomics using improved reduced-representation sequencing and direct comparisons of SNP calling algorithms“ . BMC Genomics . 15 : 16. doi : 10.1186/1471-2164-15-16 . PMC   3897891 . PMID   24405840 .

Извори [ уреди | уреди извор ]

Преземено од ? https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Геномика_на_населението&oldid=5176647 “