从转录谱数据推断通路调控的演化史

比较基因组学中突出的挑战之一是解释物种间调控变异的演化重要性。基于分子演化的严格方法，用于从表达数据中推断自然选择的证据，在该领域非常稀缺，且迄今为止，系统发育方法并不适合在基因表达的标准调查所分析的小规模分类群集中探讨这一问题。我们开发了一种策略，通过分析具有共同功能的基因套件，从表达谱推断演化史。在概念上类似于多位点 DNA 序列演化速率遵循伽马分布的分子演化模型，我们将先验定义的通路中基因的表达建模为抽取自逆伽马分布的速率。随后，我们开发了一种拟合策略，以从表达测量中推断该分布的参数，并识别在特定物种中表达模式与演化约束或快速演化相一致的基因组。模拟证实了我们推断方法的功效和准确性。作为我们方法的实验测试平台，我们生成并分析了四种 Saccharomyces 酵母的转录谱。结果揭示了单个酵母及整个系统发育中具有受限和加速调控演化特征的通路，突显了酵母物种分化过程中通路层面表达变化的普遍性。我们预期，我们这种基于通路的系统发育方法将在理解调控变化的演化相关性这一探索中具有广泛用途。