Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Молекулярная характеристика локусов, содержащих динуклеотидные микросателлиты, генома партеногенетической ящерицы Darevskia unisexualis. Монография
.pdf
Мономорфный тетрануклеотидный локус Du323 содержит несовершенный
микросателлит (GATA)
GAT(GATA)2. На рисунке 36 представлен график,
7
демонстрирующий изменение процентной доли нуклеотидов первичной
последовательности ДНК в зависимости от размера нуклеотидной
последовательности локуса Du323.
ок 34 – Модуль разности молекулярных масс 5’-3’ и 3’-5’
Рисун
последовательностей ДНК локуса Du281. Вертикальными линиями,
параллельными оси ординат, показана проекция микросателлитного кластера
на график.
Влияние микросателлитного кластера приводит к увеличению
процентных долей аденина с 30,4 % до 32,1% и гуанина с 20,7% до 21,173%,
уменьшает процентную долю цитозина с 22,1% до 19,8%, а долю тимина
оставляет неизменной. При этом экспансия микросателлита ло
куса Du323
способствует увеличению разности молекулярных масс 5’-3’ и 3’-5’
последовательностей ДНК до 400 г/моль, а также увеличению свободной
энергии последовательности до -6804 Дж/моль. Графики описанных
51
процессов представлены на рисунках 37 и 38. Следует отметить, что влияние
микросателлита пролонгируется в этом случае на 50 нт. вперед.
Рисунок 35 – Средняя свободная энергия образования ДНК/ДНК-дуплекса
для локуса Du281. Вертикальными линиями, параллельными оси ординат,
показана проекция микросателлитного кластера на график.
На основании вышеописанной количественной характеристики
биохимических и физико-химических параметров микросателлитных
динуклеотидных и тетрануклеотидных локусов генома D. unisexualis в данной
работе была проведена качественная сравнительная оценка влияния
увеличения размера микросателлитного
кластера на изучаемые параметры.
Предварительно все изучаемые локусы были подразделены на мономорфные,
слабополиморфные и высокополиморфные. Результаты данной оценки
представлены в таблице 8.
52
Средняя ∆G
Суммарная ∆G
образования
образования
ДНК/ДНК
дуплекса, Дж/моль
ДНК/ДНК
дуплекса, Дж/моль
-3778210 -6795
-1304142 -6620
-1311608 -6558
-1336557 -6552
-1361507 -6546
-1329092 -6612
-1386456 -6540
Таблица 7 - Сравнительные биохимические и физико-химические характеристики полиморфных тетрануклеотидных
микросателлитных локусов и их аллельных вариантов
ДНК,
(нукл.) G + C, %
Размер
Локус* /
вариант** Микросателлитный кластер
аллельный
40,7
TAGATA 566
10
Du281 (GATA)
36,2
TAGATA 197
10
4 (GATA)
36
34,6
TAGATA 201
11
GATGATATAGATA 200
9
1 (GATA)
6 (GATA)
34,3
34,3
GATGATATAGATA 204
GATGATATAGATA 208
10
11
3 (GATA)
5 (GATA)
34
453 40,6 -3087897 -6817
9
GATGATATAGATA 212
12
2 (GATA)
Du215 GAT(GATA)
134 32,3 -892627 -6661
145 31,2 -955411 -6589
7
138 32 -917576 -6649
9
10
GAT(GATA)
4
1 GAT(GATA)
2 GAT(GATA)
3 GAT(GATA)
* - полная вставка рекомбинантного клона;
** - ПЦР-амплификант на ДНК рекомбинантного клона
53
* - уровень полиморфизма определялся относительно числа аллельных вариантов характерных для микросателлитных
локусов геномов партеногенетических видов рода Darevskia.
Цветом показаны преобладающие нуклеотиды в микросателлитном звене;
↕ - характеризуемый параметр не изменяется;
Du323
↑ - увеличение характеризуемого параметра;
↓- уменьшение характеризуемого параметра;
Du365
Du231
Du255
Du215
Du183
Du281
Du214
Название Уровень
локуса
Таблица 8 - Качественная оценка влияния увеличения микросателлитного кластера на физико-химические параметры молекулы ДНК
мономорфный
совершенный /
простой
несовершенный /
простой
несовершенный /
простой
↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓
↑ ↓ ↑ ↕ ↑ ↑
сложный
↓ ↓ ↑ ↑ ↓ ↕
слабополиморфный
совершенный /
простой
сложный
совершенный /
↑ ↓ ↑ ↕ ↓ ↑
↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑
высокополиморфный
полиморфизма*
Классификационный
совершенный /
простой
несовершенный /
простой
совершенный /
↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑
↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
↓ ↓ ↑ ↑ ↓ ↓
микросателлита
признак
последовательностей
5'-3' и 3'-5'
Процентная доля нуклеотида
Модуль разности М
Параметр
Средняя ∆G образования
ДНК/ДНК дуплексаА С G T
54
Рисунок 36 – Процентная доля нуклеотидов для локуса Du323. Цветом
показаны процентные доли различных нуклеотидов: зеленый – аденин, синий
– цитозин, черный – гуанин, красный – тимин. Вертикальными линиями,
параллельными оси ординат, показана проекция микросателлитного кластера
на график.
55
Рисунок 37 – Модуль разности молекулярных масс 5’-3’ и 3’-5’
последовательностей ДНК локуса Du323. Вертикальными линиями,
параллельными оси ординат, показана проекция микросателлитного кластера
на график.
ок 38 – Средняя свободная энергия образования ДНК/ДНК-дуплекса
Рисун
для локуса Du323. Вертикальными линиями, параллельными оси ординат,
показана проекция микросателлитного кластера на график.
2.4. Математическое моделирование и анализ закономерностей
распределения частот аллелей вариабельных локусов в популяциях D.
unisexualis. Разработка математической модели для характеристики
генофонда однополых видов.
Для обработки данных представленных в таблице 5 нами бы
ла
разработана и реализована математическая модель на основе применения
индексного анализа [Бакланов, 1972; Елисеева с соавт., 2008], которая в
качестве входных данных использует элементы матрицы, где каждый элемент
матрицы количественно характеризует присутствие того или иного
56
аллельного варианта в той или иной популяции. Данная модель предложена
для качественной и количественной оценки встречаемости различных
аллельных вариантов в генофонде вида и выявления генетико-
популяционной структуры исследуемого вида на основе количественной
оценки генетического вклада каждой популяции в генофонд вида.
В основе математической модели лежат следующие допущения
(ограничения), характеризующие физическую
объекта приложения данной математической модели:
1) Вклад в генофонд вида зависит от генетического
разнообразия и численностей популяций его составляющих;
2) Мерой генетического разнообразия популяции являются
число и частота аллельных вариантов каждого исследуемого
локуса в геномах особей этой популяции;
3) Мутации в локусе происходят независимо от мутаций в
других локусах;
4) Мутации в аллельных вариантах локуса происходят
независимо от мутаций в других аллельных вариантах этого
локуса;
5) Соотношение частот аллелей и численностей популяции
принимаются соответствующими природным.
Предложенный нами математический аппарат оперирует
следующими формулами:
(биологическую) природу
b
m
ij
ij
f
ij
k
i
1
57
, (3)
b
m
ij
ij
l
b
m
j
F
i
kil
11
F
ij
kil
11
m
i
s
ij
l
j
1
k
S
j
i
1
ij
ij
1
j
j
ij
m
ij
i
ws
ij
, (4)
b
m
ij
ij
bm
jij
, (5)
b
m
ij
ij
fb
ijij
, (6)
fb
ijij
, (7)
i
F
j
где m
f
ij
F
F
всего вида ;
s
(генетический вклад особей носителей аллеля i популяции j в генофонд вида
по аллелю i);
S
вида (генетический вклад популяции j в генофонд вида);
k
FS
, (8)
ij
i
1
– число особей популяции j содержащих аллель i;
ij
– частота встречаемости аллельного варианта i в популяции j;
– частота встречаемости аллельного варианта i в виде;
i
– частота встречаемости аллельного варианта i популяции j в ДНК
ij
i
–доля аллеля i популяции j в ДНК всего вида по аллелю i
ij
– суммарная взвешанная доля всех аллелей популяции j в ДНК всего
j
58
F
l
Z
lknj
S
– сумма частот всех аллелей популяции j в ДНК всего вида;
j
b
- нормировочный (по численности) множитель для популяции j,
j
определяемый следующим выражением:
max
n
b
j
max
– число особей в наибольшей по численности популяции;
n
min
– число особей в наименьшей по численности популяции;
n
n
– число особей в популяции j;
j
k– число аллельных вариантов;
l
- число популяций вида;
w
- весовой коэффициент для каждого аллельного варианта i, численно
i
равный относительной частоте встречаемости аллельного варианта i в виде:
Fw
. (10)
ii
, (9)
n
j
i
const
Учитывая выражения для нормировочного множителя b
предложенные нами формулы данной математической модели принимают
следующий вид:
f
ij
59
0,,,,
ki
...3,2,1
lj
...3,2,1
, некоторые
j
m
ij
, (11)
k
m
ij
i
1
l
m
ij
n
j
1
j
F
i
kil
j
11
F
ij
i
s
ij
Следует особо отметить, что условием применения предложенной
математической модели является отсутствие двукратного численного
превосходства одной популяции над другой:
max
n
min
n
Результаты применения данной математической модели позволили нам
выявить частоту встречаемости каждого аллельного варианта в генофонде
партеновида D. unisexualis (см. рис. 39).
kil
n
j
k
j
i
2
.
, (12)
m
ij
n
j
m
ij
j
11
mn
1
, (13)
m
ij
n
j
2
m
ij
l
ij
1
j
, (14)
2
m
ij
k
mn
ijj
1
i
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]