Fylogenomik

Från Wikipedia, den fria encyklopedin
Hoppa till navigation Hoppa till sökning

Phylogenomics är ett område som behandlar analys av släktträd med hjälp av sekvenserade genomer . Metoderna för fylogenetik tillämpas på genomer, [1] delvis också på DNA genererat från transkriptomer genom omvänd transkription . [2]

egenskaper

Fylogenomik används för att förutsäga funktionen av ett okänt protein på basis av liknande proteiner med kända funktioner genom att jämföra DNA -sekvenserna . Dessutom undersöker hon släktlinjer och relationer, förekomsten av horisontella genöverföringar [3] och den evolutionära utvecklingen av genfamiljer och de resulterande proteinfamiljerna inom en art .

På grund av de jämförelsevis stora datamängderna som ska jämföras utförs analysen med bioinformatiska metoder. [4] Analysen av många gener förbättrar teststyrkan . [5] Metoderna kan delas in i fem grupper, baserade på olika gener, baserat på genens innehåll, baserat på arrangemanget av generna, baserat på K-strängar och baserat på metaboliska vägar . [6] Medan de flesta metoder är baserade på en tilldelning av homologa sekvenssegment ( sekvensjustering ), som blir mer och mer komplex med ökande längd och med minskande förhållande mellan sekvenserna och i slutändan blir omöjlig för jämförelse av hela genomer, kommer K- strängmetod är uppgiftsfri; senare utvecklades ett antal andra metoder utan inriktning, varav några kräver mindre datorkraft. Beroende på vald beräkningsmetod kan olika släktträd ibland skapas från samma datamängd. [7]

I analyserna finns det olika grundantaganden som bevarande av sekvenser över tid, likvärdigheten mellan metoderna i stamtavlor och utvecklingen av gen- eller proteinfamiljer, enkla kärnkärnade celler som ursprung för allt liv och den horisontella genöverföringen som orsak till inkongruiteter i olika analyser Gener (inklusive bildandet av endosymbionter ). [8] [9]

Baserat på fylogenomiska analyser uppskattades ursprunget för cellulära livsformer till cirka 2,9 miljarder år sedan. [10] Nästan alla fotosyntetiska eukaryoter har en gemensam förfader. [11]

Fylogenomiska metoder är t.ex. B. genomsekvensering , sekvensering av rDNA , multilokusekvensskrivning och multilokusekvensanalys . Evolutionära släktlinjer registreras i PhylomeDB -databasen . [12]

berättelse

Termen fylogenomik myntades 1997 av Jonathan Eisen och inkluderade ursprungligen endast förutsägelse av ett proteins funktion baserat på likheterna mellan DNA -sekvenser. [13] 1998 utarbetade han metodiken för att göra det. [14] Bildandet av proteinfamiljer beskrevs av Emile Zuckerkandl och Linus Pauling 1965, cirka 35 år före de första sekvenserade genomerna. [15] Användningen av genomer för att skapa evolutionära stamtavlor som en del av fylogenomik började i början av 2000 -talet [16] och beskrevs först fullständigt 2005. [17]

litteratur

  • Rob DeSalle: Phylogenomics. Garland Science, 2012, ISBN 978-1-135-03871-7 .
  • William J. Murphy: Phylogenomics. Humana Press, 2008, ISBN 978-1-58829-764-8 .
  • Marco Fondi: Bioinformatics of Genome Evolution: from Ancestral to Modern Metabolism Phylogenomics and Comparative Genomics to Understanding Microbial Evolution. Firenze University Press, 2011, ISBN 978-88-6655-043-3 .
  • A. Som: Orsaker, konsekvenser och lösningar av fylogenetisk inkongruens. I: Briefings in bioinformatics. Volym 16, nummer 3, maj 2015, s. 536-548, doi: 10.1093 / bib / bbu015 . PMID 24872401 .

Individuella bevis

  1. ^ E. Pennisi: Evolution. Bygga livets träd, genom för genom. I: Vetenskap. Volym 320, nummer 5884, juni 2008, s. 1716-1717, doi: 10.1126 / science.320.5884.1716 . PMID 18583591 .
  2. JT Cannon, KM Kocot: Phylogenomics Using Transcriptome Data. I: Metoder inom molekylärbiologi (Clifton, NJ). Volym 1452, 2016, s. 65-80, doi : 10.1007 / 978-1-4939-3774-5_4 . PMID 27460370 .
  3. ^ JW Whitaker, GA McConkey, DR Westhead: Överföringen av metaboliska gener som utforskats: analys av den horisontella överföringen av enzymkodande gener i encelliga eukaryoter. I: Genombiologi. Volym 10, nummer 4, 2009, s. R36, doi: 10.1186 / gb-2009-10-4-r36 . PMID 19368726 , PMC 2688927 (fri text).
  4. ^ Q. Ong, P. Nguyen, NP Thao, L. Le: Bioinformatics Approach in Plant Genomic Research. I: Nuvarande genomik. Volym 17, nummer 4, augusti 2016, s. 368-378, doi: 10.2174 / 1389202917666160331202956 . PMID 27499685 , PMC 4955030 (fri text).
  5. ^ S. Kumar, AJ Filipski, FU Battistuzzi, SL Kosakovsky Pond, K. Tamura: Statistik och sanning i fylogenomik. I: Molekylär biologi och evolution. Volym 29, nummer 2, februari 2012, s. 457-472, doi: 10.1093 / molbev / msr202 . PMID 21873298 , PMC 3258035 (fri text).
  6. Z. Wang, Z. Xie, Y. Cai, K. Shu, F. Huang: Framsteg inom fylogenomik. I: Yi chuan = Hereditas / Zhongguo yi chuan xue hui bian ji. Volym 36, nummer 7, juli 2014, s. 669-678, doi: 10.3724 / SP.J.1005.2014.0669 . PMID 25076031 .
  7. Hervé Philippe, Frederic Delsuc, Henner Brinkmann, Nicolas Lartillot: Phylogenomics. I: Årlig granskning av ekologi, evolution och systematik. Volym 36, 2005, s. 541-562. doi: 10.1146 / annurev.ecolsys.35.112202.130205 .
  8. ^ CG Kurland, A. Harish: Proteinstrukturernas fylogenomik: Bakhistorien. I: Biokemi. Volym 119, december 2015, s. 284-302, doi: 10.1016 / j.biochi.2015.07.027 . PMID 26234735 .
  9. B. Boussau, V. Daubin: Genomer som dokument för evolutionär historia. I: Trender inom ekologi och evolution. Volym 25, nummer 4, april 2010, s. 224-232, doi: 10.1016 / j.tree.2009.09.007 . PMID 19880211
  10. ^ MJ Seufferheld, G. Caetano-Anollés: Phylogenomics stöder en cellstrukturerad urancestor. I: Journal of molecular microbiology and biotechnology. Volym 23, nummer 1–2, 2013, s. 178–191, doi: 10.1159 / 000346552 . PMID 23615204 .
  11. ^ F. Burki, K. Shalchian-Tabrizi, J. Pawlowski: Phylogenomics avslöjar en ny "megagrupp" inklusive de flesta fotosyntetiska eukaryoter. I: Biologibrev. Volym 4, nummer 4, augusti 2008, s. 366-369, doi: 10.1098 / rsbl.2008.0224 . PMID 18522922 , PMC 2610160 (fri text).
  12. ^ J. Huerta-Cepas, S. Capella-Gutiérrez, LP Pryszcz, M. Marcet-Houben, T. Gabaldón: PhylomeDB v4: zooma in i mångfalden av evolutionära historier i ett genom. I: Nukleinsyraforskning. Volym 42, databasnummer januari 2014, s. D897 - D902, doi: 10.1093 / nar / gkt1177 . PMID 24275491 , PMC 3964985 (fri text).
  13. ^ JA Eisen, D. Kaiser, RM Myers: Gastrogenomiska läckerheter: en rörlig fest. In: Naturmedicin. Volym 3, nummer 10, oktober 1997, s. 1076-1078. PMID 9334711 , PMC 3155951 (fri text).
  14. ^ JA Eisen: Phylogenomics: förbättring av funktionella förutsägelser för okarakteriserade gener genom evolutionär analys. I: Genomforskning. Volym 8, nummer 3, mars 1998, s. 163-167. PMID 9521918 .
  15. ^ E. Zuckerkandl, L. Pauling: Evolutionär divergens och konvergens i proteiner. I: V. Bryson, HJ Vogel: Utvecklande gener och proteiner . Academic Press, New York 1965, s. 97-166.
  16. Jonathan A. Eisen, Claire M. Fraser: Phylogenomics: Intersection of Evolution and Genomics. I: Vetenskap. 300, 2003, s. 1706-1707.
  17. F. Delsuc, H. Brinkmann, H. Philippe: Phylogenomics och rekonstruktionen av livets träd. I: Nature Reviews Genetics . Volym 6, nummer 5, maj 2005, s. 361-375, doi: 10.1038 / nrg1603 . PMID 15861208 .