Ewolucja sieci regulacyjnych genów
Selekcja naturalna jest głównym czynnikiem wpływającym na ewolucję, ale w małych populacjach, w których oddziałują słabe siły selekcyjne, większy wpływ ma dryft genetyczny. Istnieje jednak wiele innych czynników wywierających wpływ w warunkach neutralnych, takich jak mutacja, rekombinacja i drobne zmiany wpływające na wiązanie czynników transkrypcyjnych. W ramach projektu EVOGREN (Evolution of gene regulatory networks by means of natural selection and genetic drift) oceniono ewolucję sieci regulacyjnych genów (GRNs). Zespół projektu wykorzystał analizę milionów zmian miejsc poprzez opracowanie nowych algorytmów. Po zwiększeniu szybkości algorytmu OmegaPlus badacze wykryli i przeanalizowali miliony segregacji w celu znalezienia przypadków niedawnej selekcji pozytywnej. Wykorzystali również w tym celu widmo częstotliwości miejsca dwuwymiarowego. W oparciu o najnowszą teorię koalescencyjną symulowali zależność pomiędzy specjacją a zmiennością populacji i badali przepływ genów. Zespół projektu EVOGREN analizował siły ewolucyjne wpływające na ludzkie warianty strukturalne. Wyniki analizy ponad 400 polimorficznych ludzkich delecji współdzielonych z archaicznymi hominidami pokazują, że struktury genomowe były przede wszystkim kształtowane przez selekcję oczyszczającą. Badania adaptacji ślinowej wykazały, że gen MUC7 ewoluował bardzo szybko na skutek epizodycznej selekcji pozytywnej wywołanej przez patogeny oddziałujące na domeny białkowe. Kontrola ekspresji genów nabiera bardzo dużego znaczenia w obszarach ochrony zdrowia i zwalczania chorób, a przy tym stanowi podstawę różnicowania i rozwoju komórek. Zespół projektu EVOGREN opracował istotną platformę wiedzy, która pozwoli na wzmocnienie dziedziny ewolucyjnej biologii obliczeniowej. Zastosowanie tej wiedzy w zakresie regulacji ekspresji genów ma znaczenie w wielu obszarach — od zwalczania chorób po biotechnologię.
Słowa kluczowe
Ewolucja, sieci regulacyjne genów, selekcja naturalna, dryft genetyczny, EVOGREN, algorytmy
