24、密码子替换模型：研究进展与应用

密码子替换模型：研究进展与应用

1. 引言

在分子进化研究中，密码子替换模型（CSMs）是理解基因序列进化的重要工具。这些模型有助于推断物种形成时间、检测选择压力以及研究基因序列的各种特性。本文将深入探讨CSMs的多样性、模拟方法、可视化手段以及如何识别作用于编码序列的选择力量。

2. CSMs的多样性

2.1 主要类型

CSMs主要分为两类：
- 参数化或机制模型 ：用有限的参数集描述所有可能的密码子替换类型。例如，单比率模型M0是最简单的参数化CSM，其瞬时速率$Q = {q_{ij}}$的计算公式如下：
[
q_{ij} =
\begin{cases}
0, & \text{如果} i \text{和} j \text{的差异超过1个核苷酸替换} \
\mu\kappa\pi_j, & \text{如果} i \text{和} j \text{相差1个替换；同义转换} \
\mu\kappa\omega\pi_j, & \text{如果} i \text{和} j \text{相差1个替换；非同义转换} \
\mu\pi_j, & \text{如果} i \text{和} j \text{相差1个替换；同义颠换} \
\mu\omega\pi_j, & \text{如果} i \text{和} j \text{相差1个替换；非同义颠换}
\end{cases}
]
其中，$\mu$是缩放常数，确保平均替换率为1；$\pi_j$是密码子$j$的平衡频率；