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

1、分子進化是生命科學(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)實驗數(shù)據(jù)的迅速增長，使人們可以更清晰地認識分子層次的蛋白質(zhì)共進化關(guān)系。本文對蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(PIN)網(wǎng)絡(luò)上的共進化效應(yīng)，尤其足共進化效應(yīng)與蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進行了研究。我們發(fā)現(xiàn)隨著蛋白質(zhì)相互作用距離的增加，它們的共進化關(guān)系迅速衰減。這一現(xiàn)象說明蛋白質(zhì)之間的共進化關(guān)系是一種短程效應(yīng)，在網(wǎng)絡(luò)中對蛋白質(zhì)的遺傳擾動會很快被吸收。此外，結(jié)果顯示具有較強

2、共進化關(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化關(guān)系。蛋白質(zhì)共進化關(guān)系和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的形成關(guān)系密切。對MIPS蛋白復(fù)合物的研究顯示，蛋白質(zhì)復(fù)合物內(nèi)部比外部的共進化關(guān)系更為顯著，復(fù)合物/模塊很可能足進化歷史上的共進化核心單位。本文的研究結(jié)果將對蛋白質(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作用。作為分子共進化研究的延伸，本文同時研究并討論了不同選擇機制對進化

3、的影響。我們注意到一種普遍存在的滅絕事件，其發(fā)生時會對種群中適應(yīng)度(fitness)最優(yōu)的個體及其遺傳家族進行負選擇，實際上是種與“優(yōu)勝劣汰”原理相反的選擇機制。我們建立了數(shù)字基因組模型，并使用經(jīng)典遺傳算法對虛擬種群的進化過程進行了模擬。結(jié)果顯示滅絕事件會顯著加速進化過程。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，滅絕事件可以增加種群遺傳多樣性?；?/p>