從蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)到滅絕事件的進(jìn)化研究.pdf

1、分子進(jìn)化是生命科學(xué)中最富挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域之一。隨著基因組序列和蛋白質(zhì)相互作用(PPI)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的迅速增長，使人們可以更清晰地認(rèn)識(shí)分子層次的蛋白質(zhì)共進(jìn)化關(guān)系。本文對(duì)蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(PIN)網(wǎng)絡(luò)上的共進(jìn)化效應(yīng)，尤其足共進(jìn)化效應(yīng)與蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)隨著蛋白質(zhì)相互作用距離的增加，它們的共進(jìn)化關(guān)系迅速衰減。這一現(xiàn)象說明蛋白質(zhì)之間的共進(jìn)化關(guān)系是一種短程效應(yīng)，在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)蛋白質(zhì)的遺傳擾動(dòng)會(huì)很快被吸收。此外，結(jié)果顯示具有較強(qiáng)

2、共進(jìn)化關(guān)系的蛋白質(zhì)相互作用傾向于聚集成內(nèi)部連接緊密的網(wǎng)絡(luò)模塊，而網(wǎng)絡(luò)模塊之間存在相互作用的蛋白質(zhì)則顯示出較弱的共進(jìn)化關(guān)系。蛋白質(zhì)共進(jìn)化關(guān)系和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成關(guān)系密切。對(duì)MIPS蛋白復(fù)合物的研究顯示，蛋白質(zhì)復(fù)合物內(nèi)部比外部的共進(jìn)化關(guān)系更為顯著，復(fù)合物/模塊很可能足進(jìn)化歷史上的共進(jìn)化核心單位。本文的研究結(jié)果將對(duì)蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)的演化以及剛絡(luò)模塊的形成研究具有推進(jìn)作用。作為分子共進(jìn)化研究的延伸，本文同時(shí)研究并討論了不同選擇機(jī)制對(duì)進(jìn)化

3、的影響。我們注意到一種普遍存在的滅絕事件，其發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)種群中適應(yīng)度(fitness)最優(yōu)的個(gè)體及其遺傳家族進(jìn)行負(fù)選擇，實(shí)際上是種與“優(yōu)勝劣汰”原理相反的選擇機(jī)制。我們建立了數(shù)字基因組模型，并使用經(jīng)典遺傳算法對(duì)虛擬種群的進(jìn)化過程進(jìn)行了模擬。結(jié)果顯示滅絕事件會(huì)顯著加速進(jìn)化過程。其原因是滅絕事件能幫助種群脫離適應(yīng)度地圖(fitness landsccape)上的局部最優(yōu)(local maxima)。與此同時(shí)，滅絕事件可以增加種群遺傳多樣性。基