Tema 12 - Dinàmica de sistemes - Mètode estocàstic - La matriu PAM PDF

Preview

Summary

T12 – Mètode estocàstic – La matriu PAM Dinàmica sist. 1. L’evolució molecular Entenem per evolució molecular l’estudi de l’evolució biològica en base a l’estudi de seqüències (de proteïnes o àcids nucleics) per tal de trobar-hi relacions evolutives. Aquest estudi es basa en processos d’alineaments ...

Description

Dinàmi àmica sist. àmi ca si st. T12 – Mètode estocàstic – La matriu PAM Din

1. L’evolució molecular Entenem per evolució molecular l’estudi de l’evolució biològica en base a l’estudi de seqüències (de proteïnes o àcids nucleics) per tal de trobar-hi relacions evolutives. Aquest estudi es basa en processos d’alineaments i multialineaments de seqüències. Aquests processos fan servir algoritmes que utilitzen matrius els elements de les quals relacionen aminoàcids i/o nucleòtids, per tal de disposar els residus en les posicions adequades o bé generar gaps. Aquestes matrius es basen en cadenes de Markov. Margaret O. Dayhoff va crear una matriu de probabilitats de mutacions entre aminoàcids, anomenada “matriu de mutació puntual acceptada” o PAM. La matriu PAM és una matriu normalitzada d’una matriu estocàstica d’una cadena de Markov. Com a cadena de Markov, es considera el procés de mutació d’aminoàcids en una determinada posició de les proteïnes.

2. Elaboració de la matriu PAM Dayhoff va estudiar probabilitats de mutació entre aminoàcids a partir de freqüències de residus presents en determinades posicions de multialineaments de seqüències de proteïnes homòlogues (proteïnes relacionades evolutivament). En el treball de Dayhoff l’espai d’estats està constituït pels 20 aminoàcids. La matriu estocàstica corresponent es va normalitzar de forma que la suma ponderada dels elements de la diagonal principal correspongués a una probabilitat del 99 %. És a dir, es representa la situació en què en un interval evolutiu només hi ha el canvi d’un aminoàcid per cada 100.

Pàgina

1

Aquesta matriu normalitzada és la P ercentage of Accepted M utations, PAM 1%.

En Pere de sa Somera

Dinàmi àmica sist. àmi ca si st. T12 – Mètode estocàstic – La matriu PAM Din Es defineix un interval evolutiu com a unitat d’evolució, que representa el temps que provoca una taxa de mutació de l’1 %. En la definició de la unitat d’evolució, tanmateix, no hi ha cap referència temporal. Dayhoff buscava una relació entre aminoàcids basada en mutació, però que fos general per a totes les proteïnes. Cada grup de proteïnes homòlogues té la seva velocitat de mutació, que podem considerar un flux termodinàmic que es relaciona amb una força evolutiva (entesa com a balanç entre la funció biològica i l’aleatorietat).

Pàgina

2

Alguns dels grups de proteïnes homòlogues es consideren rellotges moleculars.

En Pere de sa Somera

Dinàmi àmica sist. àmi ca si st. T12 – Mètode estocàstic – La matriu PAM Din

3. Derivades de la matriu PAM original La matriu PAM representa, com hem dit, una matriu de taxa de mutació de l’1 % i, doncs, d’una diferència entre seqüències de l’1 %. La matriu 2PAM (PAM2) representa la matriu de taxa de mutació del 2 %, la matriu 3PAM (PAM3) representa la matriu de taxa de mutació del 3 %... Tanmateix, la relació entre les potències de matrius PAM (P, P2, P3, ... ,Pn) i el percentatge de diferències no és lineal. Després d’un determinat nombre de potències arribam a un estat de saturació en què no per admetre més canvis s’obtenen seqüències més diferents (ja que per “canvis” també s’entén la substitució d’un aminoàcid per ell mateix).

Pàgina

3

Per tot això, la matriu 250PAM (PAM250) és considerada la que s’ajusta millor a la probabilitat de mutació i a les característiques fisicoquímiques dels aminoàcids (cadenes laterals hidrofòbiques, polars...). La matriu 250PAM s’ha adoptat com a matriu estàndard en els algoritmes de multialineaments de proteïnes.

En Pere de sa Somera...