Wenn eine Person eine bestimmte Mutation in einem Gen hat, ist es dann wahrscheinlicher, dass sie andere Mutationen in diesem Gen hat?

A priori, nein! Warum sollte es? Haben Sie eine bestimmte Hypothese im Sinn, die Sie diskutieren möchten?

Nachfolgend sind einige Erwartungen an ein einfaches Modell und mögliche Gründe dafür aufgeführt, warum diese Erwartung unter komplizierteren Modellen zusammenbrechen kann.

Einfaches Modell

Unter einem einfachen Modell (panmiktische Population und ein paar andere einfache Annahmen) folgt die Anzahl der Mutationen, die ein bestimmtes Individuum in jeder betrachteten Sequenz hat, einer Poisson-Verteilung. Unter der Annahme, dass alle auftretenden Mutationen einen konstanten Selektionskoeffizienten haben$s$, ein konstanter Dominanzkoeffizient$h$und dass die Mutationsrate für die interessierende Sequenz ist$U$, dann ergibt sich die Anzahl der Mutationen, die ein Individuum trägt, aus einer Poisson-Verteilung mit Mittelwert$\frac{U}{2hs}$( Krähe 1970 ).

Dieses Modell ist einfach, aber wahrscheinlich eine ziemlich gute Annäherung an die Realität. Nachfolgend sind drei Annahmen aufgeführt, die nicht unbedingt wahr sind und die zu einer höheren Varianz in der Anzahl der Mutationen führen würden (d. h. eine höhere Wahrscheinlichkeit für eine Person, die bereits eine Mutation trägt, eine zweite Mutation zu bekommen).

Bevölkerungsstruktur

In Wirklichkeit sind Populationen oft nicht panmiktisch. Da die genetische Belastung von der Populationsgröße abhängt. Genauer gesagt, je kleiner die Population, desto höher die genetische Belastung (oder desto höher die Anzahl mutierter Allele, die in der Population vorhanden sind) ( Kimura et al. 1963 ).

Vergangene evolutionäre und demographische Geschichte

Populationen sind im Laufe der Zeit nicht stabil. Einige Populationen haben kürzlich einen Engpass durchgemacht, andere expandieren schnell, einige schrumpfen, einige haben kürzlich an einer Seuche gelitten usw. Solche Prozesse können alle dazu führen, dass sich Populationen in der Anzahl der Mutationen, die sie tragen, unterscheiden und würden daher die Varianz in der Verteilung der Anzahl der Mutationen, die Individuen tragen.

Innerhalb einer bestimmten Sequenz, die kurz genug ist, wird eine physische Verbindung, die mit einem bestimmten vergangenen Evolutionsprozess verbunden ist, ein relativ lang andauerndes Verbindungsungleichgewicht erzeugen.

Bedingungsabhängige Mutationsrate

Bei Drosophila melanogaster wurde gezeigt, dass Personen mit schlechtem Genotyp tendenziell eine höhere Mutationsrate aufweisen, was dazu führt, dass ihre Linie noch mehr Mutationen ansammelt ( Sharp und Agrawal 2012 ).

Denken Sie daran, dass die durchschnittliche Mutationsrate der DNA-Polymerase etwa 1 Fehler pro 1 x 10^6 Basen beträgt. Die Mutationswahrscheinlichkeit ist also bei jedem Basenpaar unabhängig, aber gering - es gibt nichts, was eine weitere Mutation verhindern würde, aber es gibt auch nichts, was besagt, dass es erforderlich ist.

Es gibt jedoch ein Phänomen, das als kompensierende Mutationen bekannt ist – eine zweite Mutation, die einen nachteiligen Effekt einer früheren Mutation kompensiert. Wenn ich zum Beispiel eine Mutation in einem Gen habe, das für ein Protein kodiert, und diese Mutation eine Aminosäure verändert, die ein Kontaktpunkt für die Proteinfaltung ist (oder eine ähnliche strukturelle Komponente), kann sich das Protein möglicherweise nicht richtig falten, bis es eine gibt kompensierende Mutation in der Region der Sequenz, die für den Rest kodiert, der mit dieser ersten Aminosäure interagiert. Kompensierende Mutationen würden tendenziell positiv selektiert, wenn die Proteinfunktion signifikant beeinträchtigt ist....

Die Antwort hängt natürlich von den Details ab (z. B. ob die Mutation neutral ist oder nicht), aber im Allgemeinen ja, Polymorphismen sollten sich entlang des Genoms anhäufen. Grob gesagt weist das Vorhandensein eines Polymorphismus darauf hin, dass der jüngste gemeinsame Vorfahre der beiden Kopien des Gens dieses Individuums wahrscheinlich ziemlich weit in der Vergangenheit gelebt hat, sodass ihnen viel Zeit blieb, um zusätzliche Mutationen anzusammeln.

Ich bin hier etwas schlampig in Bezug auf Polymorphismen innerhalb eines Individuums gegenüber Unterschieden vom Referenzgenom, aber die Logik ist dieselbe.