• Saturday July 20,2019

Psí svet veľkých efektov QTL

Anonim

Hlavnou otázkou ľudskej genomiky v posledných rokoch bol prípad "chýbajúcej heritability". Zhruba vieme, že pre mnohé znaky, ako je výška, väčšina zmien v znakoch v populácii je kontrolovaná zmenou v génoch populácie. Výška vašich rodičov je veľmi dobrým prediktorom vašej výšky vo vyspelom štáte. Ak ste prijatí, výška vašich biologických rodičov je mimoriadne dobrým prediktorom vašej výšky vo vyspelom národe, nie výške vašich adoptívnych rodičov. Hoci nový dokument tvrdí, že vyriešil niektoré ťažkosti, jedným z hlavných problémov v genetike ľudskej výšky bol nedostatok veľkého množstva efektívneho kvantitatívneho znaku. V obyčajnom angličtine je gén, ktorý dokáže vysvetliť veľa zmien vo vlastnosti. Skôr mnohí tvrdili, že kontinuálne kvantitatívne znaky, ako je výška, sú kontrolované zmenami v nespočetných bežných génoch s malým efektom alebo nespočetnými vzácnymi génmi s veľkým efektom. To isté môže byť problémom s genetikou osobnosti, alebo to je tvrdené v nedávnom článku, ktorý nedokáže nájsť spoločné varianty (hoci významný genetik uviedol v komentároch niektoré problémy so samotným dokumentom).

Dalo by sa predpokladať, že ten istý problém bude narastať cez strom života. Ale genetik raz povedal, že považuje biológiu za vedu, kde všetky pravidlá majú výnimky. Mnoho výnimiek. Nový papier v PLoS Biológii vykresľuje podstatne odlišný obraz genetickej architektúry mnohých morfologických znakov u domáceho psa. Jednoduchá genetická architektúra je základom morfologickej variácie u psov:

Psy ponúkajú jedinečný systém na štúdium génov riadiacich morfológiu. DNA z 915 psov z 80 domácich plemien, ako aj súbor divokých psov, bola testovaná na viac ako 60 000 variačných bodov a súbor údajov analyzovaný pomocou nových metód na nájdenie lokusov regulujúcich veľkosť tela, tvar hlavy, dĺžku nohy, polohu uší a radu ďalších znakov. Vzhľadom na to, že každé plemeno psa prešla silným výberom chovateľov, aby mali osobitný vzhľad, existuje silná stopa výberu v oblastiach genómu, ktoré sú dôležité pre ovládanie znakov, ktoré definujú každé plemeno. Tieto analýzy identifikovali nové oblasti genómu alebo lokusov, ktoré sú dôležité pri kontrole veľkosti a tvaru tela. Naše výsledky, ktoré obsahujú najväčší počet domácich psov študovaných na takej vysokej úrovni genetických detailov, preukazujú silu psa ako model pre hľadanie génov, ktoré kontrolujú plán tela cicavcov. Ďalej uvádzame, že pozoruhodná rozmanitosť formy psa, na rozdiel od niektorých iných druhov, ktoré sa doteraz skúmali, sa javí ako jednoduchý genetický základ, v ktorom dominujú gény s veľkým účinkom.

Papier využíva silné štatistické a výpočtové techniky, ale hlavné výsledky sú pomerne jednoduché (za predpokladu, že sa nerozpoznáte výrazmi ako "náhodný efekt v lineárnom zmiešanom modeli"). Najprv sa trochu ponáhľali do evolučnej histórie a do celkovej topografie genomiky rôznych psích plemien, vlkov, ako aj na túlavých "vesnických psov" (predpokladám, že to sú jednoducho také ako "pariah psi" v Indii). Napriek tomu, že dedinské psy mali doma predkovia, prešli divokými, takže sú zaujímavým kontrastom s novými plemenami, ktoré vznikli od 19. storočia, a divými predkami všetkých psov, vlkov.

Na preskúmanie demografickej histórie sa použili tri štatistiky: nerovnováha väzby (LD), cykly homozygotnosti (ROH) a haplotypová rozmanitosť. Inbrední jedinci majú veľa ROH. Môžu mať jedno individuálne zobrazenie relatívne nedávno v ich pôvode znovu a znovu, takže má zmysel, že budú mať veľa miest, kde sú obe kópie génu identické zostupom a stavom. Zrejme čistokrvné psy majú vysokú ROH. Majú tiež nízku haplotypovú rozmanitosť. Dokonca aj obyčajná osoba na ulici je oboznámená s podivínskou inbreeding, ktorá ide do produkcie mnohých čistokrvných psovitých rodov a ich nižšia predpokladaná dĺžka života v porovnaní s malignovaným "mutt". LD sa vo vlkoch rozpadol oveľa rýchlejšie ako u psov, dediny a čistokrvného. Pamätajte, že LD indikuje korelácie alel medzi loci. To môže byť spôsobené selekciou na SNP, ktorá tak rýchlo stúpa tak, že obrovské kĺby priľahlého genómu tohto SNP "stopujú" pred rekombináciou môžu príliš rozdeliť asociáciu. Zmes medzi veľmi rozlišujúcimi populáciami môže tiež spôsobiť vznik LD, ktorý sa znova rozpadne v dôsledku rekombinácie. Napokon, iný spôsob LD sa môže vyskytnúť prostredníctvom úzkych miest, ktoré ako pozitívny výber môžu zvýšiť konkrétne génové frekvencie a ich pridružené genomické oblasti pomerne rýchlo cez stochastické procesy. Je to posledná dynamika, ktorá sa pravdepodobne vzťahuje na všetkých psov: počas domáceho procesu prešli veľkým problémom obyvateľstva, takže genómový vzor sa rozprestiera na dedine a čistokrvných líniach, pretože je ozvenou ich spoločnej histórie. Nakoniec haplotypová diverzita jednoducho zisťuje rozmanitosť haplotypov naprieč jednotlivými genómovými oknami. Zaujímavým nálezom v týchto výsledkoch je, že dedinské psy skutočne majú nižšiu ROH a vyššiu haplotypovú rozmanitosť než vlci. To naznačuje, že vlci v tejto vzorke prešli veľkým úzkym miestom obyvateľstva, zatiaľ čo obecní psi si zachovali väčšiu efektívnu populáciu.

Všeobecným zistením z vyššie uvedeného vyšetrenia je, že rôzne plemená boli skôr geneticky odlišné. Toto prirodzene súvisí s pôvodom moderných čistokrvných jedincov ako s pevnými a zreteľnými inbrednými líniami. Táto rozlišovacia schopnosť s celkovým genomom je však dokonalou základnou podmienkou na testovanie podobností v rámci genómu, ktoré korelujú so špecifickými morfologickými podobnosťami medzi jednotlivými plemenami. A oni našli dosť:

Hľadali sme najsilnejšie signály alelického zdieľania skenovaním extrémnych hodnôt štatistickej diferenciácie populácie Wrightovho populácie Wright.

cez plemeno. 11 najviac extrémnych oblastí FST psa genómu obsahovalo SNPs s FST≥0.57 a menšou alelou frekvenciou (MAF [hlavná alela frekvencia -Razib]) ≥0.15 (Tabuľka 1). Šesť z týchto oblastí je silne spojených s genetickými variantmi, o ktorých je známe, že ovplyvňujú morfológiu psov: vloženie 167 bp do RSPO2 spojené s rastom a štruktúrou srsti.

IGF1 haplotyp spojený so zníženou veľkosťou tela.

vložený retrogén (fgf4) spojený s krátkou nohou.

a tri gény, o ktorých je známe, že ovplyvňujú farbu srsti u psov (ASIP, MC1R a MITF.

Dve ďalšie oblasti s vysokým FST zodpovedajú CFA10.11465975 a CFA1.97045173, ktoré boli v predchádzajúcich asociačných štúdiách spojené s telesnou hmotnosťou a pomerom čapu.

Dva známe fenotypy plášťa (dĺžka kožušiny a kožušinová vlna.

) tiež vykazovali extrémne hodnoty FST. Len obmedzený počet oblastí s vysokým FST nebol spojený so známym morfologickým znakom (obrázok 2, čierne štítky). Tu sa zameriavame na osvetlenie potenciálnych cieľov výberu pre tieto regióny, ako aj na identifikáciu genómových oblastí, ktoré sa spájajú so skeletálnymi a morfologickými rozdielmi medzi ľuďmi medzi plemenami.

Mnohé z týchto génov sú s vami pravdepodobne známe, pretože majú rovnaký funkčný význam u ľudí. Kľúčovým rozdielom je veľkosť efektu. Keďže papier je otvorený prístup, ušetrím vám abecednú polievku génov a ich spojenie s morfologickými znakmi psov. Existuje veľa z nich, ktoré sa objavujú skúmaním rozdielov medzi plemenami v morfológii (a podobnostiach) a ich alelových frekvenciách. Horná línia je predpoveď znaku, ktorý sa môže vyskytnúť len niekoľkými génmi. Vytvorili regresný model, v ktorom skupina nezávislých premenných, génov, môže predpovedať hodnotu danej závislých premenných, znak:

Pomocou postupnej postupnej regresie sme kombinovali potenciálne signály do prediktívneho modelu s viacerými SNP pre každý znak. V modeloch telesnej hmotnosti, typu uší a väčšiny meraných znakov by väčšina odchýlok medzi jednotlivými plemenami mohla byť zvyčajne zaznamenaná s tromi alebo menej lokusmi.

Súvisiace znaky (napr. Dĺžka stehnovej kosti a dĺžka ramien) priniesli podobné asociácie SNP. Pre 55 znakov bol priemerný podiel odchýlok vysvetlený najskôr 1, 2 a 3-SNP modelmi R2 = 0, 52, 0, 63 a 0, 67.

. Po kontrole veľkosti tela bol priemerný podiel odchýlok vysvetlený týmito modelmi ešte stále značný - R2 = 0, 21, 0, 32 a 0, 4.

R 2 označuje pomer rozptylu závislej premennej vysvetlený odchýlkou ​​v nezávislých premenných. Hodnoty tohto modelu sú veľmi vysoké. Na rozdiel od toho je gén pre výšku u ľudí nájdený, ak môže vysvetliť 2% v rozptyle vlastností.

Vyššie uvedené SNP, ktoré by mohli vysvetliť odchýlky medzi plemenami, ktoré sú inbredné a vysoko rozlišujúce v génoch a vlastnostiach. Mohli by tie isté SNP vysvetliť odchýlky v rámci plemien? Áno:

Väčšina rozptylu veľkosti tela bola vysvetlená lokalizáciou IGF1, kde pozorujeme jediný marker s R2 = 50% a R2 = 17% rozdielov u plemenných a vesnických psov. Top 3-SNP vysvetľujú R2 = 38% rozdielov v telesnej hmotnosti psov na dedine, hoci model 6-SNP vysvetľuje menej. Nižšia R2 u psov bez plemena ako u plemien psov môže byť dôsledkom nižšieho LD pozorovaného u psov na dedine, čo znižuje silu asociácie medzi týmito markérmi a príčinnými variantami telesnej veľkosti. Alternatívne môže byť nižšia R2 tiež dôsledkom ne-genetických faktorov, ako je napríklad strava alebo chyba merania ovplyvňujúca pozorované hmotnosti psov vesmíru, menšie rozmedzie telesných rozmerov pozorované u vzorky psov bez plemena alebo možno premenenie modelu na základe konkrétnych plemien zahrnutých do súboru údajov. Avšak R2 = 38% je podstatne lepšie ako asociálne skenovanie morfometrických znakov u ľudí s použitím hustších markerových polí.

,

Psy a ľudia majú dlhú históriu spolu. Ale niektorí z týchto psov majú veľmi krátku históriu. Ako bolo poznamenané v diskusii, mnohé rodokmeňové plemená, ktoré sú čistokrvnými, sú produktmi chovných vtákov viktoriánskej éry a boli vybrané pre zvláštne charakteristiky, ktoré boli prenášané diskrétnym spôsobom. Nedávna príhoda v kombinácii so zvláštnosťami chovných programov tejto doby a chovateľov psov všeobecne môže vysvetliť niektoré z genetickej architektúry psov. Autori poznamenávajú, že domáce zvieratá, ktoré podliehajú postupnejšej selekcii, nemusia a nemajú rovnakú tendenciu. Možno, že ľudia sú skôr ako kozy alebo pšenice a menej ako psy? Autori poznamenávajú kontrast v miestach, ktoré vykazujú širokú variabilitu v populácii:

U ľudí sú oblasti s vysokým FST spojené s fenotypmi vlasov a pigmentácie, odolnosťou voči chorobám a metabolickými adaptáciami.

Naproti tomu najsilnejšie signály diverzifikácie selekcie u psov sú všetky spojené buď s veľkosťou tela / tvarom alebo s vlasmi / pigmentačnými znakmi a preto je nepravdepodobné, že by boli v rámci výberu na odolnosť proti chorobám, metabolické adaptácie alebo správanie. Celkovo je 11 najvyšších FST oblastí identifikovaných naprieč čistokrvnými psami spojených s veľkosťou / tvarom tela alebo s fenotypmi vlasov, vrátane troch genómových oblastí, ktoré neboli zistené v predchádzajúcich asociačných štúdiách.

Zdôvodnenie tejto štúdie je užitočnosť psov ako modelových organizmov pre ľudí. Sú taxonomicky dosť blízko k nám, takže ich genetika nám môže dať pohľad na ľudské podmienky. Hlavnou starosťou o mňa je, že najlepším modelom sú inbrední psi, kde sú markery dodávané najviac platné, ale zdá sa, že sú to najmenej sľubné modely, pretože majú všetky druhy genetických zvláštností. Ale praktickosť je stranou, fascinujúci papier.

Image Credit: Jon Radoff a Angela Bull v roku 2002

Citácia: Boyko AR, Quignon P, Li L, Schoenebeck JJ, Degenhardt JD, a kol. (2010). Jednoduchá genetická architektúra spočíva v morfológii variácií u psov PLoS Biológia: 10.1371 / journal.pbio.1000451


Zaujímavé Články

Egypťan  "Scorpion King " Vyrobené lieky z bylín a chlastu 5k rokov

Egypťan "Scorpion King " Vyrobené lieky z bylín a chlastu 5k rokov

Asi pred 5000 rokmi starí Egypťania už miešali bylinky a stromové živice do svojho vína, aby vyrábali prírodné liečivá, podľa novej analýzy chemických stôp zanechaných vo vínnych pohároch. Ranní Egypťania "žili vo svete bez moderných syntetických liekov a boli si veľmi dobre vedomí výhod, ktoré môžu mať prírodné prísady - najmä ak sa rozpustia v alkoholovom médiu, ako je víno alebo pivo", čo rozkladá rastlinné alkaloidy, hovorí vedúci výskumník Patrick McGovern, archeochemik. Literárne dôkazy o týchto nápojoch už boli

Kráľovská spoločnosť sa pýta: Sme pripravení stretnúť sa s ET?

Kráľovská spoločnosť sa pýta: Sme pripravení stretnúť sa s ET?

Poznáte starú rutinu v sci-fi: Cudzinci sa objavia, ľudia na Zemi vydesujú. Či budeme vyprovokovať cudzincov v Deň, kedy Zem zostala stále, alebo keď dorazia spenení s krvnou chúťkou podobnou Mars Attacks , rozprávačiaci celkový pocit je, že hromada ľudstva nebude dobre reagovať na skutočnú prítomnosť mimozemského života. Potrebujeme Will Smith

Zelená s modrými strechami

Zelená s modrými strechami

(Tento príspevok sa pôvodne objavil v on-line vedeckom časopise Hawkmoth. Sledujte @HawkmothMag a objavte viac ich práce.) Existujú dobré dôvody premýšľať zelenú, pokiaľ ide o mestské strechy: výsadba záhrad nazývaná "zelené strechy" na mrakodrakoch má mestá z ekologického, ekonomického, estetického, vzdelávacieho a psychologického hľadiska prospešné. Ale čo myslíte modré? Aj ke

Svetový zoznam ohrozených druhov je ohrozený

Svetový zoznam ohrozených druhov je ohrozený

Červený zoznam, najvyhľadávanejší zdroj informácií o ohrozených druhoch na svete, je kritizovaný vedcami a ochranármi, z ktorých niektorí prispievajú do zoznamu, pretože sú neprípustné a nevedecké. Zoznam, ktorý každoročne uvádza Medzinárodná únia pre ochranu prírody (IUCN), slúži na zvyšovanie povedomia a prostriedkov na ochranu, na informovanie o štúdiách o vplyvoch na životné prostredie a na nástroj pre lobistov. Mnohí však teraz spochybňujú presn

Google Street View sa spúšťa do diskusií vo Švajčiarsku a Izraeli

Google Street View sa spúšťa do diskusií vo Švajčiarsku a Izraeli

V minulom roku spoločnosť Google zvýšila zúfalstvo mnohých, keď priznala, že vozidlá Street View mapujúce mestá neúmyselne zhromažďovali nezašifrované údaje Wi-Fi, ktoré prechádzali okolo príbytkov. S cieľom vyriešiť svoj obraz a odvrátiť súdne spory spoločnosť čoskoro sprísnila svoje zásady ochrany osobných údajov a zabezpečila, že vozidlá Street View prestali zhromažďovať tieto informácie. Ale kontroverzie sa jednoducho nezasta

Konečná likvidácia odpadu

Konečná likvidácia odpadu

Plazma premení odpad na plyn, ktorý poháňa turbínu v japonskom zariadení. Obrázky sú s láskavým dovolením Davidom Cyranom / Príroda Čo by mohlo byť lepšie ako elektráreň, ktorá vyžíva špinavú skládku a vyháňa čistú elektrinu? Jedno zariadenie v meste Utashinai v Japonsku robí práve to od roku 2003, pričom pomocou plazmy - elektricky indukovaného prúdu horúcich nabitých častíc - spracováva denne až 220 ton komunálneho tuhého odpadu. Teraz je väčšie a lepšie 425 miliónov