Эпистаз - Epistasis

Не путать с носовое кровотечение (кровотечение из носа), эпитаксия (нанесение кристаллического верхнего слоя на кристаллическую подложку), или эпитаз (в классической драме - главное действие пьесы).
Примером эпистаза является взаимодействие цвета волос и облысения. Ген для полное облысение было бы эпистатичным для одного для белокурые волосы или красные волосы. Гены цвета волос гипостатический к гену облысения. Фенотип облысения заменяет гены цвета волос, поэтому эффекты не складываются.[нужна цитата ]
Пример эпистаза в генетике окраса шерсти: Если пигменты не могут быть произведены, другие гены окраса не влияют на фенотип, независимо от того, являются ли они доминантными или гомозиготным. Здесь генотип «c c» при отсутствии пигментации эпистатичен по сравнению с другими генами.[1]

Эпистаз это явление в генетика в котором эффект ген мутация зависит от наличия или отсутствия мутаций в одном или нескольких других генах, соответственно называемых гены-модификаторы. Другими словами, эффект мутации зависит от генетического фона, в котором она проявляется.[2] Следовательно, эпистатические мутации сами по себе имеют разные эффекты, чем когда они происходят вместе. Первоначально термин эпистаз в частности, означало, что эффект варианта гена маскируется действием другого гена.[3]

Концепция эпистаза зародилась в генетике в 1907 году.[4] но сейчас используется в биохимия, вычислительная биология и эволюционная биология. Это возникает из-за взаимодействий между генами (например, мутации также необходимы в регуляторы экспрессии генов ) или внутри них (необходимы множественные мутации, прежде чем ген потеряет функцию), что приводит к нелинейным эффектам. Эпистаз оказывает большое влияние на форму эволюционные пейзажи, что приводит к серьезным последствиям для эволюция и для эволюционируемость из фенотипический черты.

История

Понимание эпистаза значительно изменилось благодаря история генетики и то же самое употребление этого термина. Термин впервые был использован Уильям Бейтсон и его сотрудники Флоренс Дарем и Мюриэль Велдейл Онслоу.[4] В ранних моделях естественный отбор Разработанный в начале 20-го века, считалось, что каждый ген вносит свой собственный характерный вклад в приспособленность на среднем фоне других генов. Некоторые вводные курсы все еще преподают популяционная генетика Сюда. Из-за того, как наука популяционная генетика был развит, эволюционные генетики склонны думать об эпистазе как об исключении. Однако в целом экспрессия одного аллеля сложным образом зависит от многих других аллелей.

В классическая генетика, если гены A и B мутированы, и каждая мутация сама по себе дает уникальный фенотип, но две мутации вместе показывают тот же фенотип, что и мутация гена A, тогда ген A эпистатический, а ген B - гипостатический. Например, ген полное облысение эпистатичен для гена коричневые волосы. В этом смысле эпистаз можно противопоставить генетическое доминирование, что является взаимодействие между аллелями одновременно ген локус. По мере развития генетики и с появлением молекулярная биология, эпистаз начали изучать в отношении локусы количественных признаков (QTL) и полигенное наследование.

Эффекты генов в настоящее время обычно поддаются количественной оценке путем анализа величины фенотипа (например, рост, пигментация или скорость роста ) или биохимически анализ активности белка (например, привязка или катализ ). Все более сложные вычислительный и эволюционная биология модели призваны описать эффекты эпистаза на геном -широкий масштаб и последствия этого для эволюция.[5][6][7] Поскольку идентификация эпистатических пар представляет собой сложную задачу как с точки зрения вычислений, так и с точки зрения статистики, в некоторых исследованиях делается попытка отдать приоритет эпистатическим парам.[8][9]

Классификация

Количественная характеристика значения после двух мутации либо отдельно (Ab и aB), либо в комбинации (AB). Полоски в сером прямоугольнике указывают на комбинированное значение признака при различных обстоятельствах эпистаза. Верхняя панель показывает эпистаз между полезными мутациями (синий).[10][11] Нижняя панель указывает эпистаз между вредными мутациями (красный).[12][13]
Поскольку в среднем мутации вредны, случайные мутации организма вызывают снижение приспособленности. Если все мутации аддитивны, приспособленность будет падать пропорционально количеству мутации (черная линия). Когда вредные мутации проявляют отрицательный (синергический) эпистаз, они более вредны в сочетании, чем по отдельности, и поэтому приспособленность падает с увеличением количества мутаций (верхняя красная линия). Когда мутации демонстрируют положительный (антагонистический) эпистаз, эффекты мутаций в комбинации менее серьезны, чем по отдельности, и поэтому приспособленность падает с уменьшающейся скоростью (нижняя синяя линия).[12][13][14][15]

Терминология эпистаза может варьироваться в зависимости от области науки. Генетики часто ссылаются на дикого типа и мутант аллели когда мутация неявно вредна и может говорить о генетическом улучшении, синтетическая летальность и генетические супрессоры. И наоборот, a биохимик могут чаще сосредотачиваться на полезных мутациях и таким образом явно указывать эффект мутации и использовать такие термины, как эпистаз реципрокного знака и компенсаторная мутация.[16] Кроме того, существуют различия при рассмотрении эпистаза в пределах одного гена (биохимия) и эпистаза в пределах одного гена. гаплоидный или диплоид геном (генетика). В общем, эпистаз используется для обозначения отхода от «независимости» эффектов различных генетических локусов. Путаница часто возникает из-за различного толкования понятия «независимость» в разных областях биологии.[17] Приведенные ниже классификации пытаются охватить различные термины и то, как они соотносятся друг с другом.

Аддитивность

Две мутации считаются чисто аддитивными, если эффект двойной мутации является суммой эффектов одиночных мутаций. Это происходит, когда гены не взаимодействуют друг с другом, например, действуя через разные метаболические пути. Простые, аддитивные признаки изучались на ранних этапах история генетики, однако они относительно редки, при этом большинство генов демонстрируют, по крайней мере, некоторый уровень эпистатического взаимодействия.[18][19]

Величина эпистаза

Когда у двойной мутации есть сборщик фенотип чем ожидалось от эффектов двух одиночных мутаций, он упоминается как положительный эпистаз. Положительный эпистаз между полезными мутациями вызывает большее улучшение функции, чем ожидалось.[10][11] Положительный эпистаз между вредными мутациями защищает от негативных эффектов, вызывая менее серьезное падение пригодности.[13]

И наоборот, когда две мутации вместе приводят к менее подходящему фенотип чем ожидалось от их эффектов в одиночестве, это называется отрицательный эпистаз.[20][21] Отрицательный эпистаз между полезными мутациями вызывает меньшее, чем ожидалось, улучшение приспособленности, тогда как отрицательный эпистаз между вредными мутациями вызывает более чем аддитивное падение приспособленности.[12]

Независимо, когда влияние на приспособленность двух мутаций более радикальное, чем ожидалось от их эффектов, когда они были изолированы друг от друга, это называется синергетический эпистаз. Противоположная ситуация, когда различие в приспособленности двойного мутанта от дикого типа меньше, чем ожидалось от эффектов двух одиночных мутаций, называется антагонистический эпистаз.[15] Следовательно, для вредных мутаций отрицательный эпистаз также является синергическим, а положительный эпистаз - антагонистическим; и наоборот, для полезных мутаций положительный эпистаз является синергическим, а отрицательный - антагонистическим.

Период, термин генетическое улучшение иногда используется, когда двойной (вредоносный) мутант имеет более тяжелый фенотип, чем аддитивные эффекты одиночных мутантов. Сильный положительный эпистаз иногда называют креационисты так как неснижаемая сложность (несмотря на то что большинство примеров неверно идентифицированы ).

Знак эпистаза

Знак эпистаза[22] возникает, когда одна мутация имеет противоположный эффект при наличии другой мутации. Это происходит, когда вредная мутация сама по себе может усилить действие конкретной полезной мутации.[17] Например, большой и сложный мозг это пустая трата энергии без ряда органы чувств, но органы чувств становятся более полезными благодаря большому и сложному мозгу, который может лучше обрабатывать информацию. Если фитнес-ландшафт не имеет признаков эпистаза, тогда это называется гладкий; плавный.

В крайнем случае, реципрокный знак эпистаза[23] возникает, когда два вредных гена полезны вместе. Например, создание токсин один может убить бактерия, и производя экспортер токсинов само по себе может тратить энергию, но производство обоих может улучшить фитнес убивая конкурирующие организмы. Если в фитнес-ландшафте есть знаковый эпистаз, но нет реципрокного знакового эпистаза, это называется полугладкий.[24]

Эпистаз реципрокного знака также приводит к генетическое подавление при этом две вредные мутации вместе менее вредны, чем каждая одна, т. е. одна компенсирует для другого. Этот термин может также относиться к признаку эпистаза, когда двойной мутант имеет фенотип, промежуточный между фенотипом одиночных мутантов, и в этом случае более тяжелый фенотип одиночного мутанта является подавлен другой мутацией или генетическим заболеванием. Например, в диплоид В организме гипоморфный (или частично утративший функцию) мутантный фенотип можно подавить, выбив одну копию гена, который действует противоположным образом по тому же пути. В этом случае второй ген описывается как «доминантный супрессор» гипоморфного мутанта; «доминантный», потому что эффект наблюдается, когда присутствует одна копия гена-супрессора дикого типа (т.е. даже в гетерозиготе). Для большинства генов фенотип гетерозиготной супрессорной мутации сам по себе будет диким типом (потому что большинство генов не гапло-недостаточны), так что фенотип с двойным мутантом (супрессия) занимает промежуточное положение между фенотипом одиночных мутантов.

При эпистазе реципрокных знаков приспособленность мутанта находится посредине крайних эффектов, наблюдаемых при эпистазе реципрокных знаков.

Когда две мутации жизнеспособны по отдельности, но смертельны в сочетании, это называется Синтетическая летальность или несвязанное несовпадение.[25]

Гаплоидные организмы

В гаплоидный организм с генотипами (у двух места ) ab, Ab, аБ или AB, мы можем думать о различных формах эпистаза как влияющих на величину фенотипа при мутации индивидуально (Ab и aB) или в комбинации (AB).

Тип взаимодействияabAbаБAB
Нет эпистаза (добавка)0112AB = Ab + аБ + ab 
Положительный (синергический) эпистаз0113 AB > Ab + аБ + ab 
Отрицательный (антагонистический) эпистаз0111AB < Ab + аБ + ab 
Знак эпистаза01-12AB имеет противоположный знак Ab или аБ
Реципрокный знак эпистаза0-1-12AB имеет знак, противоположный Ab и аБ

Диплоидные организмы

Эпистаз в диплоид организмов еще больше усложняется наличием двух копий каждого гена. Эпистаз может возникать между локусами, но, кроме того, могут происходить взаимодействия между двумя копиями каждого локуса в гетерозиготы. На двоих локус, два аллель В системе существует восемь независимых типов взаимодействия генов.[26]

Аддитивный локусАддитивный локус BДоминирование А локусЛокус доминирования B
аааАAAаааАAAаааАAAаааАAA
bb10–1bb111bb–11–1bb–1–1–1
bB10–1bB000bB–11–1bB111
BB10–1BB–1–1–1BB–11–1BB–1–1–1
Аддитивный аддитивный эпистазДобавка от Dominance EpistasisДоминирование аддитивного эпистазаДоминирование посредством доминирования эпистазиса
аааАAAаааАAAаааАAAаааАAA
bb10–1bb10–1bb1–11bb–11–1
bB000bB–101bB000bB1–11
BB–101BB10–1BB–11–1BB–11–1

Генетические и молекулярные причины

Аддитивность

Это может быть случай, когда несколько генов действуют параллельно для достижения одного и того же эффекта. Например, когда организм нуждается в фосфор, несколько ферментов, которые расщепляют различные фосфорилированные компоненты из Окружающая среда может действовать аддитивно, увеличивая количество фосфора, доступного для организма. Однако неизбежно наступает момент, когда фосфор больше не является ограничивающим фактором для роста и размножения, и поэтому дальнейшие улучшения метаболизма фосфора имеют меньший эффект или не имеют никакого эффекта (отрицательный эпистаз). Некоторые наборы мутаций в генах также оказались аддитивными.[27] Сейчас считается, что строгая аддитивность - это скорее исключение, чем правило, поскольку большинство генов взаимодействовать с сотнями или тысячами других генов.[18][19]

Эпистаз между генами

Эпистаз в геномах организмов возникает из-за взаимодействия между генами внутри генома. Это взаимодействие может быть прямым, если гены кодируют белки, которые, например, являются отдельными компонентами многокомпонентного белка (такого как рибосома ), подавлять активности друг друга, или если белок, кодируемый одним геном, модифицирует другой (например, фосфорилирование ). В качестве альтернативы взаимодействие может быть непрямым, когда гены кодируют компоненты метаболический путь или сеть, путь развития, сигнальный путь или фактор транскрипции сеть. Например, ген, кодирующий фермент который синтезирует пенициллин бесполезен для грибок без ферментов, которые синтезируют необходимые предшественники в метаболическом пути.

Эпистаз в генах

Подобно тому, как мутации в двух отдельных генах могут быть неаддитивными, если эти гены взаимодействуют, мутации в двух кодоны внутри гена может быть неаддитивным. В генетике это иногда называют внутригенная комплементация когда одна вредная мутация может быть компенсирована второй мутацией в этом гене. Это происходит, когда аминокислоты внутри белка взаимодействуют. Из-за сложности фолдинга и активности белка аддитивные мутации редки.

Белки содержатся в своих третичная структура распределенной внутренней сетью кооперативных взаимодействий (гидрофобный, полярный и ковалентный ).[28] Эпистатические взаимодействия происходят всякий раз, когда одна мутация изменяет локальное окружение другого остатка (либо непосредственно контактируя с ним, либо вызывая изменения в структуре белка).[29] Например, в дисульфидный мостик, один цистеин не влияет на стабильность белка пока второй не появится в правильном месте, в этот момент два цистеина образуют химическая связь что увеличивает стабильность белка.[30] Это можно было бы наблюдать как положительный эпистаз, когда вариант с двойным цистеином имел гораздо более высокую стабильность, чем любой из вариантов с одним цистеином. И наоборот, когда вводятся вредные мутации, белки часто проявляют мутационная устойчивость при этом по мере того как стабилизирующие взаимодействия разрушаются, белок все еще функционирует, пока не достигнет некоторого порога стабильности, после чего дальнейшие дестабилизирующие мутации имеют большие пагубные последствия, поскольку белок больше не может складывать. Это приводит к отрицательному эпистазу, при котором мутации, которые по отдельности имеют небольшой эффект, вместе имеют большой вредный эффект.[31][32]

В ферменты, структура белка определяет несколько ключевых аминокислоты в точную геометрию, чтобы сформировать активный сайт выполнять химия.[33] Так как эти сети активных сайтов часто требуют взаимодействия множества компонентов, мутация любого из этих компонентов сильно снижает активность, и поэтому мутация второго компонента оказывает относительно незначительное влияние на уже инактивированный фермент. Например, удаление любого члена группы каталитическая триада многих ферментов снизит активность до уровня, достаточно низкого, чтобы организм стал нежизнеспособным.[34][35][36]

Гетерозиготный эпистаз

Диплоид организмы содержат по две копии каждого гена. Если они разные (гетерозиготный / heteroallelic), две разные копии аллеля могут взаимодействовать друг с другом, вызывая эпистаз. Иногда это называют аллельная комплементация, или же межараллельное дополнение. Это может быть вызвано несколькими механизмами, например трансвекция, где энхансер от одного аллеля действует в транс для активации транскрипции с промотора второго аллеля. Альтернативно, транс-сплайсинг из двух нефункциональных молекул РНК может образовывать единственную функциональную РНК. Точно так же на уровне белков белки, которые функционируют как димеры может сформировать гетеродимер состоит из одного белка от каждого альтернативного гена и может проявлять свойства, отличные от гомодимер одного или обоих вариантов.

Эволюционные последствия

Фитнес-ландшафты и возможность развития

Верхний ряд указывает взаимодействия между двумя генами, которые показывают либо (а) аддитивные эффекты, (б) положительный эпистаз или (c) реципрокный знак эпистаза. Ниже приведены фитнес-пейзажи которые демонстрируют все больший и больший уровень глобального эпистаза между большим количеством генов. Чисто аддитивные взаимодействия приводят к единственному плавному пику (d); по мере увеличения числа генов, проявляющих эпистаз, ландшафт становится более суровым (е), и когда все гены взаимодействуют эпистатически, ландшафт становится настолько суровым, что мутации имеют, казалось бы, случайные эффекты (ж).
Смотрите также: фитнес-ландшафт и эволюционируемость

В эволюционная генетика, признак эпистаза обычно более значим, чем величина эпистаза. Это связано с тем, что величина эпистаза (положительного и отрицательного) просто влияет на то, насколько полезны мутации вместе, однако знаковый эпистаз влияет на то, являются ли комбинации мутаций полезными или вредными.[10]

А фитнес-ландшафт представляет собой представление фитнес где все генотипы расположены в 2D-пространстве, и приспособленность каждого генотипа представлена ​​высотой на поверхности. Его часто используют как визуальную метафору для понимания эволюция как процесс перехода от одного генотипа к другому, ближайшему, более подходящему генотипу.[18]

Если все мутации аддитивны, они могут быть получены в любом порядке и все равно будут давать непрерывную восходящую траекторию. Пейзаж идеально ровный, только с одной вершиной (глобальный максимум ), и все последовательности могут развиваться в гору за счет накопления полезных мутаций. в любом порядке. И наоборот, если мутации взаимодействуют друг с другом посредством эпистаза, ландшафт приспособленности становится трудным, поскольку эффект мутации зависит от генетического фона других мутаций.[37] В крайнем случае взаимодействия настолько сложны, что приспособленность «не коррелирует» с последовательностью генов, а топология ландшафта случайна. Это называется прочный фитнес-ландшафт и имеет глубокие последствия для эволюционная оптимизация организмов. Если мутации вредны в одной комбинации, но полезны в другой, наиболее подходящие генотипы могут быть доступны только путем накопления мутаций. в одном конкретном порядке. Это увеличивает вероятность того, что организмы застрянут в локальные максимумы в фитнес-ландшафте, получив мутации в «неправильном» порядке.[32][38] Например, вариант TEM1 β-лактамаза с 5 мутациями способен расщеплять цефотаксим (третье поколение антибиотик ).[39] Однако из 120 возможных путей к этому 5-мутантному варианту только 7% доступны для эволюции, так как остальные прошли через долины приспособленности, где комбинация мутаций снижает активность. Напротив, было показано, что изменения в окружающей среде (и, следовательно, формы фитнес-ландшафта) обеспечивают выход из локальных максимумов.[32] В этом примере отбор в изменении антибиотической среды привел к «мутации шлюза», которая эпистатически положительно взаимодействовала с другими мутациями на эволюционном пути, эффективно пересекая «долину пригодности». Эта мутация шлюза смягчила негативные эпистатические взаимодействия других индивидуально полезных мутаций, позволяя им лучше функционировать совместно. Поэтому сложные среды или выборки могут обходить локальные максимумы, обнаруженные в моделях, предполагающих простой положительный выбор.

Высокий эпистаз обычно считается сдерживающим фактором для эволюции, а улучшение эпистатического признака считается более низким. эволюционируемость. Это связано с тем, что при любом данном генетическом фоне очень мало мутаций будут полезными, хотя может потребоваться много мутаций, чтобы в конечном итоге улучшить признак. Отсутствие гладкого ландшафта затрудняет для эволюции достижение пиков фитнеса. В суровых ландшафтах, фитнес-долины блокировать доступ к некоторым генам, и даже если существуют гребни, разрешающие доступ, они могут быть редкими или чрезмерно длинными.[40] Более того, адаптация может перемещать белки в более опасные или труднопроходимые области фитнес-ландшафта.[41] Эти меняющиеся «территории приспособленности» могут замедлять эволюцию и представлять собой компромисс в пользу адаптивных черт.

Разочарование адаптивной эволюции в суровых условиях фитнеса было признано потенциальной силой для эволюции эволюционируемость. Майкл Конрад в 1972 г. впервые предложил механизм эволюции эволюционируемость отмечая, что мутация, которая сглаживает ландшафт приспособленности в других локусах, может способствовать производству полезных мутаций и путешествовать автостопом вместе с ними.[42][43] Руперт Ридл в 1975 г. предположил, что новые гены, которые вызывают те же фенотипические эффекты при единственной мутации, что и другие локусы с реципрокным эпистазом знаков, будут новым средством для достижения фенотипа, который в противном случае слишком маловероятен в результате мутации.[44][45]

Суровые, эпистатические ландшафты фитнеса также влияют на траектории эволюции. Когда мутация имеет большое количество эпистатических эффектов, каждая накопленная мутация резко меняет набор доступных полезные мутации. Следовательно, выбранная эволюционная траектория во многом зависит от того, какие ранние мутации были приняты. Таким образом, повторения эволюции от одной и той же начальной точки имеют тенденцию расходиться к разным локальным максимумам, а не сходиться к одному глобальному максимуму, как это было бы в гладком аддитивном ландшафте.[46][47]

Эволюция пола

Основная статья: эволюция полового размножения

Считается, что отрицательный эпистаз и пол тесно взаимосвязаны. Экспериментально эта идея была проверена с использованием цифрового моделирования асексуальных и сексуальных популяций. Со временем сексуальные популяции движутся к более отрицательному эпистазу или снижению приспособленности на два взаимодействующих аллеля. Считается, что отрицательный эпистаз позволяет индивидуумам, несущим взаимодействующие вредные мутации, эффективно удаляться из популяций. Это удаляет эти аллели из популяции, в результате чего в целом популяция становится более подходящей. Эта гипотеза была предложена Алексей Кондрашов, и иногда его называют гипотеза детерминированной мутации[48]а также был протестирован с использованием искусственных генные сети.[20]

Однако доказательства этой гипотезы не всегда были однозначными, и модель, предложенная Кондрашовым, подвергалась критике за допущение параметров мутации, далеких от наблюдений в реальном мире.[49] Кроме того, в тех тестах, в которых использовались искусственные генные сети, отрицательный эпистаз обнаруживается только в более плотно связанных сетях,[20] тогда как эмпирические данные показывают, что естественные генные сети слабо связаны,[50] Теория показывает, что выбор по надежности будет отдавать предпочтение более редко связным и минимально сложным сетям.[50]

Методы и модельные системы

Регрессивный анализ

Количественная генетика фокусируется на генетическая дисперсия из-за генетических взаимодействий. Любые два взаимодействия локуса на определенной частоте гена можно разложить на восемь независимых генетических эффектов с помощью взвешенная регрессия. В этой регрессии наблюдаемые генетические эффекты двух локусов рассматриваются как зависимые переменные, а «чистые» генетические эффекты используются как независимые переменные. Поскольку регрессия является взвешенной, распределение компонентов дисперсии будет изменяться в зависимости от частоты генов. По аналогии можно расширить эту систему до трех или более локусов или до цитоядерных взаимодействий.[51]

Двойные мутантные циклы

При анализе эпистаза в гене сайт-направленный мутагенез могут быть использованы для генерации различных генов, и их белковые продукты возможно испытанный (например, для стабильности или каталитической активности). Иногда это называют двойным мутантным циклом, и он включает производство и анализ белка дикого типа, двух одиночных мутантов и двойного мутанта. Эпистаз измеряется как разница между совокупными эффектами мутаций и суммой их индивидуальных эффектов.[52] Это может быть выражено как свободная энергия взаимодействия. Та же методология может использоваться для исследования взаимодействий между более крупными наборами мутаций, но все комбинации должны быть получены и проанализированы. Например, существует 120 различных комбинаций из 5 мутаций, некоторые или все из которых могут указывать на эпистаз ...

Статистический анализ связи

Вычислительный прогноз

Для выявления и характеристики эпистаза были разработаны многочисленные вычислительные методы. Многие из них полагаются на машинное обучение для обнаружения неаддитивных эффектов, которые могут быть пропущены статистическими подходами, такими как линейная регрессия. Например, многофакторное снижение размерности (MDR) был разработан специально для непараметрического и безмодельного обнаружения комбинаций генетических вариантов, которые предсказывают фенотип, такой как статус заболевания у человека. население.[53][54] Некоторые из этих подходов широко рассмотрены в литературе.[55] Еще совсем недавно методы, использующие идеи теоретической информатики ( Преобразование Адамара[56]) или вывод максимального правдоподобия[57] было показано, что эпистатические эффекты отличаются от общей нелинейности в структуре карты генотип-фенотип,[58] в то время как другие использовали анализ выживаемости пациентов для выявления нелинейности.[59]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Нил А. Кэмпбелл, Джейн Б. Рис: Биология. Spektrum-Verlag Heidelberg-Berlin 2003, ISBN 3-8274-1352-4, стр.306
  2. ^ Gros PA, Le Nagard H, Tenaillon O (май 2009 г.). «Эволюция эпистаза и его связи с генетической устойчивостью, сложностью и дрейфом в фенотипической модели адаптации». Генетика. 182 (1): 277–93. Дои:10.1534 / генетика.108.099127. ЧВК  2674823. PMID  19279327.
  3. ^ Ригер Р., Михаэлис А., Грин М.М. (1968), Глоссарий генетики и цитогенетики: классический и молекулярный, Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN  9780387076683
  4. ^ а б Ричмонд, Марша Л. (2001). «Женщины в ранней истории генетики: Уильям Бейтсон и менделианцы Ньюнхэм-колледжа, 1900–1910». Исида. История научного общества. 92 (1): 55–90. Дои:10.1086/385040. JSTOR  237327. PMID  11441497.
  5. ^ Сендро И.Г., Мартин Ф. С., Франке Дж., Круг Дж., Де Виссер Дж., Арьян Г. М. (16 января 2013 г.). «Количественный анализ эмпирических фитнес-ландшафтов». Журнал статистической механики: теория и эксперимент. 2013 (1): P01005. arXiv:1202.4378. Bibcode:2013JSMTE..01..005S. Дои:10.1088 / 1742-5468 / 2013/01 / P01005.
  6. ^ Эдлунд Дж. А., Адами С. (весна 2004 г.). «Эволюция устойчивости цифровых организмов» (PDF). Искусственная жизнь. 10 (2): 167–79. CiteSeerX  10.1.1.556.2318. Дои:10.1162/106454604773563595. PMID  15107229.
  7. ^ Chattopadhyay S (весна 2019). «Полногеномное взаимодействие и идентификация основных регуляторов множественной миеломы на основе путей». Биология коммуникации. 4 (2): 89–96. Дои:10.1038 / с42003-019-0329-2. ЧВК  6399257. PMID  30854481.
  8. ^ Аяти М, Коютюрк М (01.01.2014). Приоритизация пар геномных локусов для тестирования эпистаза. Материалы 5-й конференции ACM по биоинформатике, вычислительной биологии и информатике здравоохранения. BCB '14. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. С. 240–248. Дои:10.1145/2649387.2649449. ISBN  978-1-4503-2894-4.
  9. ^ Пирияпонгса Дж., Нгампхив С., Интарапанич А., Кулавонганунчай С., Ассавамакин А., Бутчай С., Шоу П. Дж., Тонгсима С. (2012-12-13). «iLOCi: метод определения приоритетов взаимодействия SNP для обнаружения эпистаза в исследованиях ассоциаций на уровне всего генома». BMC Genomics. 13 Дополнение 7 (Дополнение 7): S2. Дои:10.1186 / 1471-2164-13-S7-S2. ЧВК  3521387. PMID  23281813.
  10. ^ а б c Phillips PC (ноябрь 2008 г.). «Эпистаз - важнейшая роль взаимодействия генов в структуре и эволюции генетических систем». Обзоры природы. Генетика. 9 (11): 855–67. Дои:10.1038 / nrg2452. ЧВК  2689140. PMID  18852697.
  11. ^ а б Доминго Э., Шелдон Дж., Пералес С. (июнь 2012 г.). «Эволюция вирусных квазивидов». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 76 (2): 159–216. Дои:10.1128 / mmbr.05023-11. ЧВК  3372249. PMID  22688811.
  12. ^ а б c Токурики Н., Тауфик Д.С. (октябрь 2009 г.). «Эффекты стабильности мутаций и эволюционируемости белков». Текущее мнение в структурной биологии. 19 (5): 596–604. Дои:10.1016 / j.sbi.2009.08.003. PMID  19765975.
  13. ^ а б c Хэ Х, Цянь В., Ван З., Ли И, Чжан Дж. (Март 2010 г.). «Преобладающий положительный эпистаз в метаболических сетях Escherichia coli и Saccharomyces cerevisiae». Природа Генетика. 42 (3): 272–6. Дои:10,1038 / нг. 524. ЧВК  2837480. PMID  20101242.
  14. ^ Ридли М (2004). Эволюция (3-е изд.). Блэквелл Паблишинг.
  15. ^ а б Чарльзуорт Б., Чарльзуорт Д. (2010). Элементы эволюционной генетики. Робертс и издатели компании.
  16. ^ Ортлунд Э.А., Бриджем Дж. Т., Рединбо М. Р., Торнтон Дж. В. (сентябрь 2007 г.). «Кристаллическая структура древнего белка: эволюция путем конформационного эпистаза». Наука. 317 (5844): 1544–8. Bibcode:2007Научный ... 317.1544O. Дои:10.1126 / science.1142819. ЧВК  2519897. PMID  17702911.
  17. ^ а б Корделл HJ (октябрь 2002 г.). «Эпистаз: что это означает, что не означает, и статистические методы его обнаружения у людей». Молекулярная генетика человека. 11 (20): 2463–8. CiteSeerX  10.1.1.719.4634. Дои:10.1093 / hmg / 11.20.2463. PMID  12351582.
  18. ^ а б c Кауфман С.А. (1993). Истоки порядка: самоорганизация и отбор в эволюции ([Repr.]. Ed.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0195079517.
  19. ^ а б Bornscheuer UT, Huisman GW, Kazlauskas RJ, Lutz S, Moore JC, Robins K (май 2012 г.). «Инжиниринг третьей волны биокатализа». Природа. 485 (7397): 185–94. Bibcode:2012Натура.485..185Б. Дои:10.1038 / природа11117. PMID  22575958.
  20. ^ а б c Азеведо РБ, Лохаус Р., Сринивасан С., Данг К.К., Берч С.Л. (март 2006 г.). «Половое размножение отбирает устойчивость и отрицательный эпистаз в искусственных генных сетях». Природа. 440 (7080): 87–90. Bibcode:2006 Натур 440 ... 87 А. Дои:10.1038 / природа04488. PMID  16511495.
  21. ^ Bonhoeffer S, Chappey C, Parkin NT, Whitcomb JM, Petropoulos CJ (ноябрь 2004 г.). «Доказательства положительного эпистаза при ВИЧ-1». Наука. 306 (5701): 1547–50. Bibcode:2004Наука ... 306.1547B. Дои:10.1126 / science.1101786. PMID  15567861.
  22. ^ Weinreich DM, Watson RA, Chao L (июнь 2005 г.). «Перспектива: эпистаз знаков и генетические ограничения эволюционных траекторий». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 59 (6): 1165–74. Дои:10.1111 / j.0014-3820.2005.tb01768.x. JSTOR  3448895. PMID  16050094.
  23. ^ Poelwijk FJ, Kiviet DJ, Weinreich DM, Tans SJ (январь 2007 г.). «Пейзажи эмпирической пригодности открывают доступные эволюционные пути». Природа. 445 (7126): 383–6. Bibcode:2007Натура.445..383П. Дои:10.1038 / природа05451. PMID  17251971.
  24. ^ Казначеев, Артем (2019). "Вычислительная сложность как главное ограничение эволюции". Генетика. 212 (1): 245–265. Дои:10.1534 / генетика.119.302000. ЧВК  6499524.
  25. ^ Французский-Mischo S (июль 2002 г.). «Синтетические летальные мутации». Отделение микробиологии, Иллинойский университет, Урбана. Архивировано из оригинал на 2016-08-23. Получено 2017-08-03.
  26. ^ Кемпторн О. (1969). Введение в генетическую статистику. Издательство государственного университета Айовы.
  27. ^ Лунцер М., Миллер С.П., Фельсхайм Р., Дин А.М. (октябрь 2005 г.). «Биохимическая архитектура древнего адаптивного ландшафта». Наука. 310 (5747): 499–501. Bibcode:2005Sci ... 310..499L. Дои:10.1126 / science.1115649. PMID  16239478.
  28. ^ Шахнович Б.Е., Делиси Е, Делиси С., Шахнович Е. (март 2005 г.). «Структура белка и история эволюции определяют топологию пространства последовательностей». Геномные исследования. 15 (3): 385–92. arXiv:q-bio / 0404040. Дои:10.1101 / гр.3133605. ЧВК  551565. PMID  15741509.
  29. ^ Хармс MJ, Торнтон JW (август 2013 г.). «Эволюционная биохимия: раскрытие исторических и физических причин свойств белка». Обзоры природы. Генетика. 14 (8): 559–71. Дои:10.1038 / nrg3540. ЧВК  4418793. PMID  23864121.
  30. ^ Витт Д. (2008). «Последние разработки в образовании дисульфидной связи». Синтез. 2008 (16): 2491–2509. Дои:10.1055 / с-2008-1067188.
  31. ^ Берштейн С., Сегал М., Бекерман Р., Токурики Н., Тауфик Д.С. (декабрь 2006 г.). «Связь между устойчивостью и эпистазом формирует фитнес-ландшафт случайно дрейфующего белка». Природа. 444 (7121): 929–32. Bibcode:2006Натура.444..929Б. Дои:10.1038 / природа05385. PMID  17122770.
  32. ^ а б c Штейнберг Б., Остермайер М. (январь 2016 г.). «Изменения окружающей среды соединяют эволюционные долины». Достижения науки. 2 (1): e1500921. Bibcode:2016SciA .... 2E0921S. Дои:10.1126 / sciadv.1500921. ЧВК  4737206. PMID  26844293.
  33. ^ Halabi N, Rivoire O, Leibler S, Ranganathan R (август 2009 г.). «Белковые секторы: эволюционные единицы трехмерной структуры». Клетка. 138 (4): 774–86. Дои:10.1016 / j.cell.2009.07.038. ЧВК  3210731. PMID  19703402.
  34. ^ Neet KE, Koshland DE (ноябрь 1966 г.). «Превращение серина в активном центре субтилизина в цистеин: а» химическая мутация"". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 56 (5): 1606–11. Bibcode:1966ПНАС ... 56.1606Н. Дои:10.1073 / pnas.56.5.1606. ЧВК  220044. PMID  5230319.
  35. ^ Беверидж AJ (июль 1996 г.). «Теоретическое исследование активных сайтов папаина и трипсина крысы S195C: последствия для низкой реактивности мутантных сериновых протеиназ». Белковая наука. 5 (7): 1355–65. Дои:10.1002 / pro.5560050714. ЧВК  2143470. PMID  8819168.
  36. ^ Сигал И.С., Харвуд Б.Г., Арентцен Р. (декабрь 1982 г.). «Тиол-бета-лактамаза: замена серина активного центра бета-лактамазы RTEM на остаток цистеина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 79 (23): 7157–60. Bibcode:1982PNAS ... 79.7157S. Дои:10.1073 / пнас.79.23.7157. ЧВК  347297. PMID  6818541.
  37. ^ Poelwijk FJ, Tănase-Nicola S, Kiviet DJ, Tans SJ (март 2011 г.). «Эпистаз реципрокных знаков - необходимое условие для многогранных фитнес-ландшафтов» (PDF). Журнал теоретической биологии. 272 (1): 141–4. Дои:10.1016 / j.jtbi.2010.12.015. PMID  21167837.
  38. ^ Reetz MT, Sanchis J (сентябрь 2008 г.). «Построение и анализ пригодности ландшафта экспериментального эволюционного процесса». ChemBioChem. 9 (14): 2260–7. Дои:10.1002 / cbic.200800371. PMID  18712749.
  39. ^ Weinreich DM, Delaney NF, Depristo MA, Hartl DL (апрель 2006 г.). «Дарвиновская эволюция может идти лишь по очень немногим мутационным путям к более приспособленным белкам» (PDF). Наука. 312 (5770): 111–114. Bibcode:2006Sci ... 312..111W. Дои:10.1126 / science.1123539. PMID  16601193.
  40. ^ Гонг Л.И., Сушард М.А., Блум Д.Д. (май 2013 г.). «Опосредованный стабильностью эпистаз сдерживает эволюцию белка гриппа». eLife. 2: e00631. Дои:10.7554 / eLife.00631. ЧВК  3654441. PMID  23682315.
  41. ^ Штейнберг Б., Остермайер М. (июль 2016 г.). «Изменяющийся фитнес и эпистатические пейзажи отражают компромиссы на эволюционном пути». Журнал молекулярной биологии. 428 (13): 2730–43. Дои:10.1016 / j.jmb.2016.04.033. PMID  27173379.
  42. ^ Конрад, Майкл (1972). «Важность молекулярной иерархии в обработке информации». К теоретической биологии. Издательство Эдинбургского университета Эдинбург (4): 222.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  43. ^ Конрад, Майкл (1979). «Загрузка в адаптивном ландшафте» (PDF). Биосистемы. 11 (2–3): 167–182. Дои:10.1016/0303-2647(79)90009-1. HDL:2027.42/23514.
  44. ^ Ридл, Руперт Дж. (1975). Die Ordnung des Lebendigen: Systembedingungen der Evolution. Гамбург и Берлин: Парей.
  45. ^ Ридл, Руперт Дж. (1977). «Системно-аналитический подход к макроэволюционным явлениям». Ежеквартальный обзор биологии. 52 (4): 351–370. Дои:10.1086/410123.
  46. ^ Лобковский А.Е., Вольф Ю.И., Кунин Е.В. (декабрь 2011 г.). «Предсказуемость эволюционных траекторий в фитнес-ландшафтах». PLoS вычислительная биология. 7 (12): e1002302. arXiv:1108.3590. Bibcode:2011PLSCB ... 7E2302L. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1002302. ЧВК  3240586. PMID  22194675.
  47. ^ Бриджем Дж. Т., Ортлунд Э. А., Торнтон Дж. В. (сентябрь 2009 г.). «Эпистатический храповик ограничивает направление развития рецепторов глюкокортикоидов». Природа. 461 (7263): 515–9. Bibcode:2009Натура.461..515Б. Дои:10.1038 / природа08249. ЧВК  6141187. PMID  19779450.
  48. ^ Кондрашов А.С. (декабрь 1988 г.). «Вредные мутации и эволюция полового размножения». Природа. 336 (6198): 435–40. Bibcode:1988Натура 336..435K. Дои:10.1038 / 336435a0. PMID  3057385.
  49. ^ Маккарти Т., Бергман А. (июль 2007 г.). «Коэволюция устойчивости, эпистаза и рекомбинации способствует бесполому размножению». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (31): 12801–6. Bibcode:2007ПНАС..10412801М. Дои:10.1073 / pnas.0705455104. ЧВК  1931480. PMID  17646644.
  50. ^ а б Leclerc RD (август 2008 г.). «Выживание самых редких: надежные генные сети скупы». Молекулярная системная биология. 4 (213): 213. Дои:10.1038 / msb.2008.52. ЧВК  2538912. PMID  18682703.
  51. ^ Уэйд MJ, Спокойной ночи CJ (апрель 2006 г.). «Цито-ядерный эпистаз: случайный генетический дрейф с двумя локусами у гермафродитных и раздельнополых видов». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 60 (4): 643–59. Дои:10.1554/05-019.1. PMID  16739448.
  52. ^ Горовиц А (1996). «Циклы двойных мутантов: мощный инструмент для анализа структуры и функции белков». Складывание и дизайн. 1 (6): R121–6. Дои:10.1016 / с1359-0278 (96) 00056-9. PMID  9080186.
  53. ^ Мур Дж. Х., Эндрюс ПК (01.01.2015). «Анализ эпистаза с использованием многофакторного снижения размерности». Эпистаз. Методы молекулярной биологии. 1253. С. 301–14. Дои:10.1007/978-1-4939-2155-3_16. ISBN  978-1-4939-2154-6. PMID  25403539.
  54. ^ Мур Дж. Х., Вильямс С. М., ред. (2015). Эпистаз: методы и протоколы. Методы молекулярной биологии. Springer. ISBN  978-1-4939-2154-6.
  55. ^ Корделл HJ (июнь 2009 г.). «Выявление ген-генных взаимодействий, лежащих в основе болезней человека». Обзоры природы. Генетика. 10 (6): 392–404. Дои:10.1038 / nrg2579. ЧВК  2872761. PMID  19434077.
  56. ^ Weinreich DM, Lan Y, Wylie CS, Heckendorn RB (декабрь 2013 г.). «Должны ли эволюционные генетики беспокоиться об эпистазе высшего порядка?». Текущее мнение в области генетики и развития. Генетика системной биологии. 23 (6): 700–7. Дои:10.1016 / j.gde.2013.10.007. ЧВК  4313208. PMID  24290990.
  57. ^ Отвиновски Дж., Маккэндлиш Д. Б., Плоткин Дж. Б. (август 2018 г.). «Выявление формы глобального эпистаза». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 115 (32): E7550 – E7558. Дои:10.1073 / pnas.1804015115. ЧВК  6094095. PMID  30037990.
  58. ^ Sailer ZR, Harms MJ (март 2017 г.). «Обнаружение эпистаза высокого порядка в нелинейных картах генотип-фенотип». Генетика. 205 (3): 1079–1088. Дои:10.1534 / genetics.116.195214. ЧВК  5340324. PMID  28100592.
  59. ^ Маген, А. «За пределами синтетической летальности: описание состояния парной экспрессии генов, связанных с выживаемостью при раке». Отчеты по ячейкам. 28 (4): P938-948.E6. Дои:10.1016 / j.celrep.2019.06.067.

внешняя ссылка