Vnitrodruhové vztahy Reifová a Munclinger – Evoluční genetika (ZS) Černý a Čížková – Evoluční genetika člověka (ZS)

MOLEKULÁRNÍ TAXONOMIE Zkouška Součásti zkoušky: Písemná část (5 příkladů) – maximální zisk 10 bodů - k ruce můžete mít jakékoli materiály - kalkulačka sebou Ústní část – maximální zisk 10 bodů Nepovinný esej (2-3 strany) a jeho 10 min. prezentace (12. 1. od 13:00) – 4 body Hodnocení: 11-13 bodů – dobře 14 – 17 bodů – velmi dobře 18 a více - výborně

Mikrosatelity

RESTRIKČNÍ ANALÝZY VNTR – Variable Number of Tantem Repeats Využívá polymorfismus v počtu kopií tandemových repetic – minisatelitů (10-60 nt). Tento polymorfismus je velmi variabilní i mezi jedinci téhož druhu. Celkovou DNA naštípeme restrikční endonukleázou, která neštěpí uvnitř minisatelitu. Naštípanou DNA přeblotujeme na membránu a hybridizujeme se značenou próbou proti minisatelitu, pokud chceme zviditelnit všechny lokusy (obrázek v pravo), nebo proti minisatelitu a unikátní sekvenci v sousedství, pokud chceme zviditelnit jen jeden lokus (obrázek dole).

FORENZNÍ GENETIKA

IDENTIFIKACE

URČOVÁNÍ RODIČOVSTVÍ Stejně jako v případě identifikace se používají obvykle mikrosatelity a VNTR (minisatelity). Po odečtení znaků pocházejících od matky (M) musí ostatní znaky pocházet od otce (Pα nebo Pβ). Pravděpodobnost otcovství se vypočte na základě těchto znaků stejně jako v případě identifikace jedince.

HUSICE SNĚŽNÁ

RUSKÁ CARSKÁ RODINA Car Mikuláš II a jeho rodina – carevna Alexandra a děti Olga, Tatiana, Maria, Anastasia a carevič Alexej.

MT DNA, CONTROLNÍ OBLAST Kontrolní oblast (D-loop) nejpolymorfnější objast mtDNA

HAPLOTYPY MT SE VZTAHUJÍ NA STANDARD „CAMBIDGE“ Rogaev 2008 PNAS

Frekvence obvyklejšího haplotypu D loop cara (C) = 0,08% Frekvence haplotypu D loop carevny = 0.05% Pravděpodobnost, že to nejsou Romanovci, ale náhodní lidé = 0,08 * 0,05 = 0,004 %

RUSKÁ CARSKÁ RODINA 4*1012 80*1012 Coble 2009 Pravděpodobnost, že vzorek je potomken cara a carveny / pravděpodobnost, že je nepříbuzný = 4*1012 80*1012 Coble 2009

RUSKÁ CARSKÁ RODINA 17 mikrosatelitních lokusů na Y chromozomu ukázalo příbuznost Cara Mikuláše, careviče Alexeje a Andreje Andrejeviče Romanova (Californie) ukázalo naprostou shodu. Mezi 10 243 haplotypy Y chromozomu v databázi YHDR nebyl ani jeden shodný s tímto haplotypem. Coble 2009

RUSKÁ CARSKÁ RODINA Coble 2009

Vnitrodruhové vztahy Reifová a Munclinger – Evoluční genetika (ZS) Černý a Čížková – Evoluční genetika člověka (ZS)

ANALÝZY VNITRODRUHOVÝCH VZTAHŮ VYŽADUJÍ JINÉ PŘEDPOKLADY U mezidruhových vztahů porovnáváme fixované substituce, u vnitrodruhových vztahů si všímáme mutací a jimi vzniklých polymorfismů Vnitrodruhové vztahy nejsou hierarchické Sledované markery jsou obvykle málo divergentní Ancestrální sekvence se stále vyskytují v populaci Vztahy obsahují multifurkace – jeden předek dá vznik více potomkům Časté spojování linií (rekombinace)

PŘÍSTUPY K ANALÝZE TĚCHTO VZTAHŮ JSOU RŮZNÉ HAPLOTYP: polymorfismy sdruženy na úseku DNA Posada a Crandal 2001

PŘÍSTUPY K ANALÝZE TĚCHTO VZTAHŮ JSOU RŮZNÉ Posada a Crandal 2001

Statistical parsimony Určíme pravděpodobnost P1, že haplotypy odlišné v jednom znaku vznikly jednou substitucí (není přítomná saturace). Pokud je P1> 95%, což je velmi pravděpodobné, spojím haplotypy lišící se v jednom nukleotidu do stromu/sítě. Pokusí se vyřešit anastomózy tím, že odhalí případné rekombinace Určíme pravděpodobnost P2, že haplotypy odlišné ve dvou znacích vznikly jednou substitucí (není přítomná saturace). Pokud je P2> 95%, spojím sítě z kroku 2 a nezařazené haplotypy lišící se ve dvou nukleotidech do stromu/sítě. Na spojkách bude vyznačený neexistující mezistupeň. Opakuji postup dokud je pravděpodobnost nepřítomnosti saturace > 95%. Pokud ji přesáhne nechám zbylé haplotypy či sítě nepřipojené nebo je spojím s vědomím, že mutací mohlo být více. Program TCS http://darwin.uvigo.es/software/tcs.html

TEORIE KOALESCENCE Rosenberg a Norgborg 2002

KOALESCENČNÍ BOD MRCA – most recent common ancestor Jedinec v minulosti, který nesl společného předka zkoumaných alel lokusu. Každý nerekombinující lokus má takový bod na různých místech v historii populace.

Gene tree vs. species tree Rosenberg a Norgborg 2002

MT DNA, CONTROLNÍ OBLAST Kontrolní oblast (D-loop) nejpolymorfnější objast mtDNA

ADAM A EVA Mitochondriální Eva = MRCA pro současnou mt DNA žila zhruba před 100-234 tis. lety ve východní Africe. Adam pro Y chromosom = žil tamtéž před zhruba před 100-156 tis. lety.

EVINY „DCERY“

EVINY „DCERY“ V EVROPĚ Statistical parsimony network

VNITRODRUHOVÁ FYLOGENEZE SEXUÁLNÍCH DRUHŮ – rekombinující lokus Jedinec má dva rodiče Díky segregaci a rekombinaci dochází k míchání alel Každý lokus je směsí úseků, které mají svoji unikátní historii Posada a Crandal 2001

VNITRODRUHOVÁ FYLOGENEZE SEXUÁLNÍCH DRUHŮ Na distribuci alel v populaci má vliv jednak náhodný mutační proces, ale také genealogie, kterou neznáme. Různé lokusy a jejich části mají různé genealogie a koalescenční body. Likelihoodovská funkce ve fylogenetice: L = P(D|T,μ) Likelihoodovská funkce při koalescenčním modelu. L se sčítá pro všechny možné genealogie a do hry vstupují i populačně genetické parametry α. Ty nás zajímají více než strom: Rosenberg a Norgborg 2002 L=Σ P(D|T,μ) P(T, α) T

PRO URČENÍ PŮVODNÍ POPULACE JE POTŘEBA ZJISTIT GENEALOGIE VÍCE LOKUSŮ Navíc je třeba brát v potaz další faktory ovlivňující šíření alel jako je migrace, různá velikost populací, vliv přírodního výběru atd. Rosenberg a Norgborg 2002

KONEC