La figura 3.6A muestra gráficamente los valores promedio de y para los autosomas y el cromosoma X de D. melanogaster tanto para el ADN no-codificador (región intergénica, intrones y UTRs) como para el ADN codificador (sitios 0-veces degenerados). En esta figura se representa como una fracción respecto al total de sitios en la clase seleccionada y no como una fracción de sitios segregantes en la clase seleccionada (véase ecuación [3.2]), esto permite representar tanto como a nivel de sitio selectivo y dar una visión escalada de cada estadístico. Asumimos que la fracción de sitios que no pertenecen ni a ni a son neutros, a esta fracción de sitios selectivos potencialmente neutros la denominamos como la fracción
Figura 3.6 Representación gráfica de la huella de la selección purificadora sobre secuencias codificadoras y no- codificadoras del cromosoma X y autosomas en ventanas no solapantes de 1 Mb utilizando: (A) nuestros estimadores puntuales de la intensidad y eficacia de la selección purificadora: f en gris, b en azul claro y dn en azul oscuro (consúltese
descripción en el texto principal) y (B) el método de Keightley y Eyre-Walker (2007) donde la DFE de nuevas mutaciones es estimada por el método de máxima verosimilitud. La fracción de nuevas mutaciones efectivamente neutras se representa en gris, la ligeramente deletérea en azul claro y la fuertemente deletérea en azul oscuro.
La figura 3.6B es equivalente a la figura 3.6A pero utilizando el método Keightley y Eyre-Walker (2007) (consúltese sección 2.7) para estimar la DFE de nuevas mutaciones deletéreas, donde representamos la fracción de mutaciones efectivamente neutras (-1 < Nes < 1), ligeramente deletéreas (-10 < Nes < -1) y
fuertemente deletéreas (Nes < -10). El valor promedio de , ponderado por la
A
B
Intergenic Intron UTR Non- synonymous Intergenic Intron UTR Non- synonymouslongitud de las secuencias a lo largo de todo el genoma (codificador y no codificador, X y autosomas), es del ~47%, el de es del ~5% y el resto ~48% se asume
evoluciona de forma neutra. Mediante el estimador cuantitativo de la DFE de Keightley y Eyre-Walker (2007) obtenemos que a lo largo del genoma un ~39% de las nuevas
mutaciones son fuertemente deletéreas, un ~21% ligeramente deletéreas y el resto ~40% son efectivamente neutras ponderando de nuevo por la contribución al genoma
de cada clase funcional.
Nuestros estadísticos son estimadores puntuales de la eficacia y fuerza de la selección purificadora, no son estimadores cuantitativos de la DFE aunque sí señalan importantes aspectos cualitativos de esta (véase sección 3.1.2 y figura 3.1). Realmente no sabemos el rango de coeficientes de selección representado en cada uno de nuestros estimadores, pero es lógico interpretar como la fracción de mutaciones deletéreas más fuertemente seleccionadas, como la fracción de mutaciones deletéreas más débilmente seleccionadas y como la fracción de mutaciones muy débilmente o nada seleccionadas. En este sentido nuestros estimadores sobrestiman, en comparación al método de Keightley y Eyre-Walker
(2007), la fracción de mutaciones efectivamente neutras, subestiman la fracción de mutaciones ligeramente deletéreas y sobrestiman ligeramente la fracción de mutaciones fuertemente deletéreas. A pesar de estas diferencias, la correlación entre y la fracción de mutaciones fuertemente deletéreas es muy alta (correlación de Spearmanρs = 0,99 y P < 0,001), al igual que la correlación entre la
fracción de mutaciones ligeramente deletéreas y las que segregan en exceso por debajo del 5% ( ) (ρs = 0,76 y P < 0,001) y la correlación entre la fracción de
mutaciones efectivamente neutras y nuestro estadístico (ρs = 0,91 y P < 0,001).
Ambas metodologías a pesar de basarse en aproximaciones distintas, parecen dibujar prácticamente el mismo paisaje.
Tabla 3.2 Datos analizados, valores promedio y desviación estándar de distintos estadísticos por clase funcional y tipo de cromosoma L1 L2 dsel/dneu α ωA .-1 < Nes < 1 .-10 < Nes <-1 Nes < -10 f b dn Non-synonymous A 9869434 9840163 0.15(0.04) 0.40(0.38) 0.07(0.06) 0.10(0.06) 0.09(0.03) 0.81(0.07) 0.15(0.07) 0.03(0.01) 0.81(0.07) X 1910404 1900799 0.18(0.05) 0.53(0.37) 0.10(0.07) 0.10(0.07) 0.07(0.02) 0.84(0.06) 0.13(0.06) 0.03(0.01) 0.85(0.06) UTR A 3937439 3853431 0.44(0.10) 0.32(0.31) 0.14(0.15) 0.33(0.17) 0.22(0.17) 0.45(0.17) 0.43(0.15) 0.06(0.03) 0.51(0.15) X 773820 750234 0.51(0.07) 0.45(0.30) 0.24(0.16) 0.30(0.15) 0.18(0.10) 0.52(0.12) 0.38(0.12) 0.06(0.02) 0.57(0.11) Intron A 21682140 21026273 0.56(0.16) 0.20(0.34) 0.12(0.22) 0.48(0.21) 0.21(0.15) 0.30(0.16) 0.58(0.18) 0.05(0.03) 0.36(0.17) X 4057438 3897220 0.63(0.10) 0.34(0.29) 0.22(0.18) 0.46(0.18) 0.20(0.12) 0.35(0.13) 0.52(0.13) 0.06(0.04) 0.43(0.11) Intergenic A 24950212 24224311 0.53(0.16) 0.17(0.37) 0.10(0.20) 0.47(0.21) 0.22(0.14) 0.31(0.17) 0.58(0.20) 0.05(0.03) 0.37(0.19) X 4990937 4795947 0.62(0.15) 0.35(0.31) 0.23(0.23) 0.42(0.20) 0.22(0.17) 0.36(0.13) 0.51(0.15) 0.06(0.03) 0.43(0.12) La primera columna muestra la clase funcional analizada. A y X corresponde a los resultados en autosomas y el cromosoma X, respectivamente. L1 es el número de bases analizadas en D. melanogaster y L2 es el número de bases analizadas entre D. melanogaster -D. yakuba. La diferencia entre ambos (L1-L2) es el número de gaps en el alineamiento. dsel/dneu es la razón entre la tasa de sustitución en sitios potencialmente funcionales y la tasa de sustitución neutra (sinónima en nuestro caso). dsel ha sido corregida mediante el método de Jukes y Cantor, JC (1968), y dneu mediante el método de Tamura (1992). α es la fracción de substituciones adaptativas. ωA es la tasa de sustitución adaptativa entre la tasa de sustitución neutra . -1 < Nes < 1 es la fracción de nuevas mutaciones efectivamente neutras, -10 < Nes < -1 es la fracción de nuevas mutaciones ligeramente deletéreas y Nes < -10 es la fracción de nuevas mutaciones fuertemente deletéreas. Las últimas tres columnas corresponden al valor de nuestros estadísticos f, b y dn (consúltese texto principal para las definiciones). Los decimales se separan con puntos en lugar de comas pues toda la tabla está en inglés.
La tabla S7 del ANEXO contiene el valor de todos estos estadísticos para cada una de las ventanas y clases funcionales junto con el valor p de nuestros estimadores y la diferencia del logaritmo de la función de verosimilitud (log L) entre el modelo con selección respecto el modelo sin selección para los estimadores de Keightley y Eyre-Walker (2007). En todos los casos las pruebas son significativas indicando la omnipresencia de la selección purificadora en D. melanogaster.
Tabla 3.3 Datos analizados, valores promedio y desviación estándar de distintos estadísticos por brazo cromosómico
La primera columna muestra la clase funcional analizada. L1 es el número de bases analizadas en D. melanogaster y L2 es el número de bases analizadas entre D. melanogaster -D. yakuba. La diferencia entre ambos (L1-L2) es el número de gaps en el alineamiento. dsel/dneu es la razón entre la tasa de sustitución en sitios potencialmente funcionales y la tasa de sustitución neutra (sinónima en nuestro caso). dsel ha sido corregida mediante el método de Jukes y Cantor, JC (1968), y dneu mediante el método de Tamura (1992). α es la fracción de substituciones adaptativas. ωA es la tasa de sustitución adaptativa entre la tasa de sustitución neutra . -1 < Nes < 1 es la fracción de nuevas mutaciones efectivamente neutras, -10 < Nes < -1 es la fracción de nuevas mutaciones ligeramente deletéreas y Nes < -10 es la fracción de nuevas mutaciones fuertemente deletéreas. Las últimas tres columnas corresponden al valor de nuestros estadísticos f, b y dn (consúltese texto principal para las definiciones). Los decimales se separan con puntos en lugar de comas pues toda la tabla está en inglés.
L1 L2 dN/dS α ωA .-1 < Nes < 1 .-10 < Nes <-1 Nes < -10 f b dn 2L 13800174 13448604 0.47(0.10) 0.34(0.21) 0.16(0.10) 0.35(0.13) 0.24(0.11) 0.41(0.13) 0.45(0.12) 0.06(0.02) 0.49(0.11) 2R 13098515 12770092 0.49(0.18) 0.28(0.23) 0.13(0.11) 0.39(0.16) 0.20(0.07) 0.41(0.14) 0.48(0.17) 0.05(0.02) 0.46(0.16) 3L 15309912 14932570 0.47(0.15) 0.20(0.38) 0.09(0.20) 0.41(0.20) 0.19(0.12) 0.40(0.16) 0.51(0.22) 0.05(0.04) 0.44(0.20) 3R 18230624 17792912 0.44(0.06) 0.03(0.38) 0.02(0.17) 0.46(0.17) 0.16(0.10) 0.38(0.14) 0.53(0.16) 0.04(0.02) 0.42(0.15) X 11732599 11344200 0.54(0.09) 0.37(0.28) 0.20(0.16) 0.37(0.16) 0.19(0.10) 0.45(0.12) 0.44(0.13) 0.05(0.03) 0.51(0.11)
En la tabla 3.2 se muestra el valor promedio (y la desviación estándar) de la proporción de nuevas mutaciones deletéreas en cada uno de los tres intervalos de efectos sobre la fitness (Keightley y Eyre-Walker 2007) junto con los valores de nuestros estimadores puntuales de la eficacia e intensidad de la selección purificadora para las distintas clases funcionales. Las secuencias codificadoras son las más constreñidas de acuerdo a los valores significativamente superiores de la fracción de nuevas mutaciones fuertemente deletéreas en comparación con el ADN no-codificador (Test de Mann–Whitney P < 0,001). Dentro del ADN no-codificador las regiones UTR son las más constreñidas (UTR vs intrones, P < 0,001; UTR vs región intergénica, P < 0,001). No hay diferencias significativas para la fracción de mutaciones fuertemente deletéreas entre intrones y regiones intergénicas (P = 0,56). El ADN no-codificador muestra en conjunto una mayor proporción de mutaciones ligeramente deletéreas que las regiones codificadoras (P < 0,001) y obviamente una mayor fracción de mutaciones efectivamente neutras (P < 0,001). Sin embargo, la fracción de mutaciones ligeramente deletéreas es similar entre las distintas clases de ADN no-codificador (UTR vs intrones, P = 1; UTR vs región intergénica, P = 0,29; región intergénica vs intrones, P = 1). La tabla 3.3 muestra el valor de nuestros estimadores y el de Keightley y Eyre-Walker (2007) para cada brazo cromosómico ponderando por la longitud de cada clase funcional. Globalmente, hay diferencias significativas en la fracción de nuevas mutaciones fuertemente deletéreas entre el brazo cromosómico 3R y el cromosoma X (P < 0,05), mientras el resto de cromosomas no muestran diferencias significativas entre ellos. Respecto a la fracción de mutaciones ligeramente deletéreas, no hay diferencias significativas entre brazos cromosómicos. Finalmente, el brazo cromosómico 3R tiene una fracción de nuevas mutaciones efectivamente neutras significativamente mayor al brazo cromosómico 2L y el cromosoma X (2L vs 3R, P < 0,05; X vs 3R, P < 0,05). Estas comparaciones entre X y autosomas no tienen en cuenta dos particularidades relevantes del cromosoma X: (1) su mayor tasa de entrecruzamiento y (2) su menor densidad génica. En la sección 3.2.4. se evalúa el impacto de estas variables sobre las diferencias en la DFE.