Un’interpretazione molecolare dell’evoluzione
Il codone – un’unità di base che codifica per un singolo amminoacido – comprende tre nucleotidi. Una sostituzione sinonima o silente in questa unità non produce effetti sull’amminoacido per cui codifica. La sostituzione non sinonima causa invece una modifica nell’amminoacido, e dovrebbe quindi essere più importante nella selezione e infine nell’evoluzione. Il progetto REALISTIC CODON MODE (Biologically-motivated probabilistic evolutionary models and their use for genomic analyses), ha lavorato allo sviluppo di un modello evolutivo. L’obiettivo era di confutare l’ipotesi comune che i tassi di sostituzione sinonima sono uguali in tutti i siti di sequenza. Utilizzando il modello sviluppato, i ricercatori possono adesso determinare gli effetti della selezione a livello dei nucleotidi. Il collegamento tra biologia evolutiva e genomica promette una migliore comprensione dell’adattamento delle specie fino alla singola molecola. Nella prima fase del progetto i ricercatori hanno messo a punto il modello evolutivo dei codoni. L’impiego del modello ha mostrato che esiste un’ampia variazione nel tasso di base del tasso di sostituzione DNA/RNA nei dati delle sequenze di codifica dei vertebrati. Ciò riflette molto probabilmente diversi gradi di selezione a livello di nucleotidi. I ricercatori del progetto hanno perfezionato il modello dei codoni e sviluppato un modello misto che identifica i siti associati al tratto analizzato. Usando simulazioni, hanno verificato l’accuratezza del nuovo modello, scoprendo che la precisione aumenta con la quantità di dati disponibili (ad es. la grandezza dell’albero). Il modello è stato applicato all’evoluzione del genoma del virus dell’immunodeficienza umana di tipo 1. I ricercatori hanno sviluppato uno strumento validato per prevedere le regioni funzionali nel materiale di DNA annidato nelle regioni che codificano per le proteine. Inoltre, uno sguardo alle mutazioni sinonime Ks conservate ha confermato che esistono regioni del DNA che non si prevede abbiano una funzione ma sono sotto pressione selettiva. Gli esperimenti di mutagenesi per una di queste regioni nel gene pol non ha rivelato alcun effetto evidente sulla replicazione virale. Nel periodo di svolgimento di REALISTIC CODON MODE, 12 studenti universitari, cinque laureandi e tre studenti post dottorato hanno acquisito esperienza nel campo. Studi relativi all’Università di Tel Aviv, che utilizzano questi modelli evoluzionistici basati sulle probabilità, sono stati presentati in varie conferenze internazionali.
Parole chiave
Evoluzione, selezione, codone, sostituzione, adattamento delle specie, modello evoluzionistico basato sulle probabilità
