Войти
Филогенетическое профилирование - это метод биоинформатики, в котором совместное присутствие или совместное отсутствие двух черт большое количество видов используется для вывода значимой биологической связи, такой как участие двух разных белков в одном и том же биологическом пути. Наряду с исследованием консервативной синтении, консервативной структуры оперона или слияния доменов «Розеттский камень» сравнение филогенетических профилей является специальной методикой «постгомологии», в том, что вычисления, необходимые для этого метода, начинаются после того, как будет определено, какие белки гомологичны каким. Некоторые из этих методов были разработаны Дэвидом Айзенбергом и его коллегами; Сравнение филогенетических профилей было введено в 1999 г. Pellegrini et al.
Более 2000 видов бактерий, археи и эукариоты теперь представлены полными последовательностями ДНК генома. Обычно каждый ген в геноме кодирует белок, который может быть отнесен к конкретному семейству белков на основе гомологии. Для данного семейства белков его присутствие или отсутствие в каждом геноме (в исходной бинарной рецептуре) обозначается либо 1 (присутствует), либо 0 (отсутствует). Следовательно, филогенетическое распределение семейства белков может быть представлено длинным двоичным числом с цифрой для каждого генома; такие бинарные представления легко сравниваются друг с другом для поиска коррелированных филогенетических распределений. Большое количество полных геномов делает эти профили богатыми информацией. Преимущество использования только полных геномов заключается в том, что значения 0, представляющие отсутствие признака, обычно надежны.
Близкородственные виды должны иметь очень похожие наборы генов. Однако изменения накапливаются между более отдаленно родственными видами посредством процессов, которые включают горизонтальный перенос генов и потерю генов. Отдельные белки выполняют определенные молекулярные функции, такие как выполнение единственной ферментативной реакции или выполнение функций одной субъединицы более крупного белкового комплекса. Биологический процесс, такой как фотосинтез, метаногенез или биосинтез гистидина, может потребовать согласованного действия многих белков. Если какой-то белок, важный для процесса, будет потерян, другие белки, предназначенные для этого процесса, станут бесполезными; естественный отбор делает маловероятным сохранение этих бесполезных белков в течение эволюционного времени. Следовательно, если два разных семейства белков постоянно имеют тенденцию присутствовать или отсутствовать вместе, вероятная гипотеза состоит в том, что два белка взаимодействуют в каком-то биологическом процессе.
Филогенетическое профилирование привело к многочисленным открытиям в биологии, включая ранее неизвестные ферменты метаболических путей, факторы транскрипции, которые связываются с консервативными регуляторными сайтами, и объяснение роли определенных мутаций в болезнь человека. Улучшение самого метода является активной областью научных исследований, поскольку сам метод имеет несколько ограничений. Во-первых, совместное присутствие двух семейств белков часто представляет недавнее общее происхождение двух видов, а не консервативную функциональную связь; Устранение неоднозначности этих двух источников корреляции может потребовать усовершенствованных статистических методов. Во-вторых, белки, сгруппированные как гомологи, могут различаться по функциям, или белки, консервативные по функциям, могут не регистрироваться как гомологи; улучшенные методы настройки размера каждого семейства белков для отражения функциональной консервации приведут к улучшенным результатам.
Инструменты включают PLEX (Protein Link Explorer). (Сейчас не существует) и JGI IMG (Integrated Microbial Genomes) Phylogenetic Profiler (как для отдельных генов, так и для генных кассет ).
