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大牛综述分享 | 一个基因的奋斗史

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发表于 2016.4.28 22:49:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
上周我们的QQ在线讲堂和综述分享,重点跟大家讨论了表观遗传,和研究表观所用的连锁分析和关联分析的方法。今天的每周综述栏目,我们来关注选择压力方面的知识。这篇综述发表在遗传学排名第3位的期刊《Annual Reviews》上(第一位是 《Nature Reviews Genetics》,第二位是《Nature Genetics》)。
《Annual Reviews》也是牛掰,是年刊来得, 一年只发25篇文章!IF2015:15.7,估计都是约稿……
===========逼格分界线===========

连锁分析和关联分析实际上,属于正向遗传学(Forward Genetics)的范畴。就是从表型出发,找到与之相相关的基因和突变基因型。但是,反向遗传学(Revers Genetics)也是近年来常常被提起的一个概念。所谓反向,是相对于正向遗传学而言的。就是直接从基因入手,然后对其进行功能分析,来确定其能够影响的表型。不用构建群体,不用进行繁琐的大规模表型鉴定,听起来很美好。那么问题来了,选择什么基因入手呢?



“适者生存”,这个达尔文提出的概念,我们耳熟能详。更强适应性的个体存活,这一自然规律,本质上对基因也是有效的。当基因X拥有了某一个新的功能突变,那么它就从茫茫的“等位基因海”中分离出来,开始了奋斗之旅。



如果不幸,这个突变是有害的,那么基因X就不得不接受被淘汰的命运。如果,X幸运地拥有一个对环境适应有利的突变,那么X的奋斗史就要开始了。因为,在一开始,X在这个等位基因座属于少数派(图2第二幅)。由于X有强大的生命力,拥有这种基因型的主人不断在生存斗争中获得优势,并将这个有利的基因型传播给更多的后代。最终,X终于赢了,成为了在群体中占据主导地位的基因型(图2第三幅)。这就是基于X屌丝逆袭的历史。

我们有充分的理由对基因X致敬,一个优秀的基因型必须经历漫长的岁月才能杀出一条血路。“我见过你们人类绝对无法置信的事物,我目睹了星际战舰在猎户座的边缘燃烧,我看见过C射线在唐怀瑟之门的黑暗中闪耀。所有这些时刻,终将随时间消逝,一如眼泪消失在雨中。”这段来自经典科幻电影《银翼杀手》的名句,同样可以献给基因X们。

基因X们的奋斗史,不应该该被埋没。但历史从来不会自动呈现在我们的面前,这时候考古学就呈现出了它的价值。选择压力分析,就属于生物信息分析中的“考古学”——寻找基因X们奋斗留下的痕迹。这样的痕迹包括:群体中基因X所在的区域出现杂合率下降;在不同亚群中,基因X所在的等位基因频率出现分化等等。

如果我们在群体的基因组信息中找了这样的痕迹,自然就可以将这些基因挑选出来。然后使用反向遗传学的方法,进一步分析基因X们到底有什么用的绝技从漫长的生存斗争中存活下来。基因X提高了个体的抗病性?还是提高了个体的生长速度?… …

例如,对西藏人进行外显子测序表明[1],藏族人和汉族人在EPAS1基因的频率有78%的差异。进一步与性状的关联分析表明,西藏人携带的EPAS1基因型,可以降低血细胞浓度,从而提高个体对低氧环境的耐受性,这特性对西藏人的高原适应性有巨大贡献。

当然,要了解选择压力相关的内容,你有两个方法:

1. 阅读相关的综述内容

基因X的奋斗过程,经历了正向选择,选择扫荡等大大小小的战役。要考古挖掘这些古战场留下的痕迹,就需要使用Tajima’s D,Fst等这些统计方法。要了解这些概念和群体遗传学统计方法,比较推荐的参考综述有:

1)樊龙江老师的《生物信息学札记》的第八章:遗传多态性及正向选择检测[2]
2)王文老师的《DNA水平自然选择作用的检测》[3]
3)另外,如果学有余力,英文综述:《Detecting Natural Selection in Genomic Data》也值得细读。[4]


2. 更简单的方法


回顾我们的QQ在线讲堂活动《群体遗传与选择压力分析》

参考文献:
[1]Yi X, Liang Y, Huerta-Sanchez E, et al.Sequencing of 50 human exomes reveals adaptation to high altitude[J]. Science,2010, 329(5987): 75-78.
[2] 樊龙江. 生物信息学札记[J]. 2010) http://ibi. zju. odu. cn/bioinplan V, 2001.
[3] 周琦, 王文. DNA 水平自然选择作用的检测[J]. 动物学研究, 2004,25(1): 73-80.
[4]Vitti J J, Grossman S R, Sabeti P C.Detecting natural selection in genomic data[J]. Annual review of genetics,2013, 47: 97-120.



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发表于 2016.4.29 10:09:57 | 显示全部楼层
我要看看,我到底有多么的喜欢你!
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功夫熊猫

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灌水之王


发表于 2016.5.1 09:49:00 | 显示全部楼层
在看看。学习
啊路
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中华鲟

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发表于 2017.12.6 15:21:42 | 显示全部楼层
。。。。。。
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中华鲟

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发表于 2017.12.6 16:12:01 | 显示全部楼层
学习学习
加油,顺顺利利~!
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中华鲟

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新的一天加油!
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钵水母

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