En statistisk och populationsgenetisk metod för att söka efter positivt selekterade gener

Tidsperiod:

1 januari 2008 – 31 december 2009

Projektledare:

Mattias Jakobsson

Finansiär:

Formas

Bidragstyp:

Oklassificerat

Budget:

1 626 750 SEK

Sökandet efter gener hos människan som är påverkade av positv selektion

De senaste årens framsteg inom DNA-teknologin har revolutionerat forskningen inom evolutionsbiologi och genetik. Det är inte längre extremt kostsamt och problematiskt att läsa merparten av en individs DNA. Ett antal forskningsprojekt har nyligen initierats för att undersöka genetisk variation bland ett stort antal individer. Dessa projekt har olika syften, t ex att söka efter gener som är kopplade till genetiska sjukdommar, att söka efter gener som påverkar egenskaper hos kommersiellt interessanta växter och djur eller för att förstå en arts evolutionära historia.

Inom flera biologiska och medicinska forskningsområden fokuserar man stora resurser på att finna gener som påverkas av selektion. Dessa gener är viktiga ur ett medicinskt perspektiv eftersom de ofta är involverade i genetiska sjukdomar och därför kan vara möjliga att påverka med nya läkemedel. De är också viktiga ur ett växt- och djur-avelsperspektiv då gener som är pverkade av selektion ofta bestämmer önskvärda egenskaper.

Den enda praktiska metoden att söka efter gener som är påverkade av positiv selektion har tills för bara några år sedan varit att först identifiera kandidatgener, dvs gener där man misstänker selektion. Därefter har man vidare undersökt dessa gener för avgöra om det finns några bevis för selektion. Dessa studier har delvis varit framgångsrika för välkända gener men begränsats av att viss förkunskap om genen behövts. Med de massiva mängder data från hela genomet (alltså från alla gener i arvsmassan) som börjar bli tillgängliga kan vi nu använda en kraftfullare metod som baseras dels på genetiska varianter i ett stort antal individer och på människans evolutionära historia. Nyckeln till att identifiera gener som är påverkade av selektion ligger i den genetiska variation som finns individer emellan.

Under de senaste 20 åren har stora framsteg uppnåtts inom den teoretiska populationsgenetiken. Idag har vi matematiska modeller för att beskriva genkopiors relation till varandra. Med ett ”bakåt i tiden” perspektiv har vi nu snabba beräknings-algoritmer för att simulera relativt komplexa evolutionära scenario.

Det första målet är att utveckla statistiska metoder för att dra slutsatser om en arts demografiska historia. Eftersom en arts demografiska historia påverkar den genetiska variation som vi kan observera idag måste vi förstå de genetiska variationsmönster som orsakas av arten demografiska historia för att kunna skilja dessa variationsmönster från de variationsmönster som orsakas av selektion. Med hjälp av kunskapen om en arts demografiska historia planerar jag att utveckla en modern populationsgenetisk metod för att söka efter gener som är påverkade av positiv selektion. Jag kommer sedan att använda metoden för att söka efter gener i det humana genomet som är påverkade av seletion med hjälp av ett dataset bestående av 550 individer från hela världen där 550 000 variabla positioner har bestämts i varje individ. Detta är det största världsomspännande populationsgenetiska datasetet idag. Resutaten från detta projekt kommer att öka förståelsen av komplexa demografiska processer och hur dessa processer inkorporeras i metoder för att söka efter gener som är påverkade av selektion.