探索密码子模型中缺乏封闭性的后果

密码子进化模型常用于识别正选择。正选择通常是一个异质过程，即它作用于进化树的某些分支而非其他分支。先前关于 DNA 模型的工作表明，当进化在异质过程下发生时，考虑模型封闭性属性至关重要，因为非封闭模型可能会给出进化过程的有偏估计。现有的考虑遗传密码的密码子模型并非封闭的；要确立这一点，只需证明它们不是线性的（即模型中两个密码子速率矩阵之和不再是模型中的矩阵）。这引发了人们的担忧：将单个密码子模型拟合到异质过程可能会错误估计选择效应和分支长度。密码子模型通常通过选择一个底层 DNA 模型（例如 HKY）构建，该模型在每个密码子位置上独立且相同地作用，然后通过参数 $\omega$ 应用遗传密码来修饰编码不同氨基酸的密码子之间的转换速率。在此，我们利用模拟来调查在底层 DNA 过程异质但 $\omega$ 恒定的情况下，选择参数 $\omega$ 和分支长度估计的准确性。我们发现，在这些情景下，$\omega$ 和分支长度都可能被错误估计。$\omega$ 的误差通常小于 2%，但可能高达 17%。我们还评估了选择不同底层 DNA 模型是否对准确性有任何影响，特别是评估了使用封闭 DNA 模型是否具有优势。然而，DNA 模型是封闭的并不意味着由它构建的密码子模型也是封闭的，总体而言，我们发现使用封闭 DNA 模型并未减少 $\omega$ 估计中的误差。