19、原核生物基因组进化模拟与单串联减半问题研究

原核生物基因组进化模拟与单串联减半问题研究

原核生物基因组进化模拟

基因损伤与消除情况

在不同突变压力变化场景下，对前导链和滞后链基因序列中因终止密码子出现而受损的基因累积数量进行了模拟。模拟过程中可以明显看到被消除基因数量的波动。在各种应用的突变压力（直接、反向和变化压力）下，前导链基因被消除的频率总是低于滞后链基因。

当考虑针对终止密码子的选择时，在变化压力下，滞后链基因的消除数量最多，而同样在变化压力下，前导链基因的消除数量最少。恒定压力模拟下的消除基因数量介于这两个极端值之间。在恒定突变压力下，当基因受到滞后链特征压力作用时，累积的消除基因数量更多。不过这种差异并不十分显著，在250万MCS后才较为明显。在此之前，滞后链基因在受到前导链压力时的累积损伤数量高于受到滞后链压力时的情况。

模拟模型与选择标准

构建了一个细菌基因组进化的模拟模型，其中寻找蛋白质编码信号和终止密码子出现的算法作为选择标准。模拟中使用了与DNA复制相关的两种突变压力，应用于前导链和滞后链的蛋白质编码基因突变。这些压力可以在整个模拟过程中作为恒定压力使用，也可以交替应用作为变化压力。

基因组消除原因分析

一般来说，由于终止密码子出现导致基因组从种群中被消除的情况比因编码信号丢失而被消除的情况更为频繁。而且，因编码信号丢失导致的消除在模拟中会有延迟，这表明基因序列需要一定时间来累积足够数量的替换，以改变其编码特性。所有模拟中使用的选择压力效应均为负面。编码序列在替换后具有增强的编码信号，其更高的稳健性可被视为一种隐性的非直接正选择。不过，引入编码信号增加的直接正选择效应会是一个有趣的研究方向。