소위 * * * 선형성은 주로 같은 조상에서 갈라져 나온 여러 종들 사이에서 동일한 염색체상의 유전자 위치 관계, 즉 유전자 유형의 보수성과 상대적 순서(즉, 유전자의 상동성 + 유전자의 순서)를 설명하는 데 사용됩니다. * * * 선형 분절의 크기는 종 간의 분화 시간과 밀접한 관련이 있는데, 종 간의 분화 시간이 짧을수록 변이가 덜 축적되고 조상으로부터 물려받은 특징이 많이 유지되며, 반대로 변이가 축적된 결과 분화 시간이 긴 종에서는 일부 특징은 줄어들지만 * * * 선형 분절은 더 짧아지게 됩니다. 또한 유전자 상동성은 직접 상동성과 유사 상동성으로 분류할 수 있습니다. 직접 상동 유전자는 조상의 게놈에 존재했다가 종 분열의 결과로 다른 자손에게 전달되는 유전자를 말합니다. 이러한 유전자는 구조적 및 기능적 유사성이 매우 높습니다. 상동 상동 유전자는 동일한 게놈에서 유전자 복제로 인해 발생하는 상동 유전자로, 이러한 유전자는 종종 매우 다르며 기능적 변이를 초래할 수 있습니다.

서열 분석 개발 초기에는 몇 개의 서열만 측정할 수 있었고, 이러한 데이터의 양이 적어 유전자 기능에 대한 종합적인 분석에 도움이 되지 못했습니다. 또한 단일 종의 게놈 서열은 그 종의 통합된 정보에 대한 완전한 설명을 제공할 수 없었고, 유전자 손실 및 유전자 증가와 같은 실제 진화 사건에 대해 채굴할 수도 없었습니다. 최근에는 시퀀싱 기술의 급속한 발전으로 대규모 전장 유전체 시퀀싱을 위한 좋은 조건이 조성되었습니다. 비교 유전체학의 출현으로 관련 종 또는 개체의 전장 유전체 시퀀싱이 더욱 용이해졌으며, 비교 유전체학 연구의 상당 부분이 유전체 전체 비교에 초점을 맞추고 있습니다.

* * * 선형 분석은 종 간의 대규모 및 소규모 분자 진화 사건을 모두 분석할 수 있기 때문에 비교 유전체학에서 필수적인 분석 전략입니다. 대규모 진화 사건은 주로 게놈의 재배열과 복제 사건의 추정으로 구성됩니다. 예를 들어, 인간과 생쥐의 전체 게놈을 비교하면 선형 상동성 블록을 식별할 수 있으며, 이를 통해 두 게놈 간의 구조적 차이를 설명하는 재배열 이벤트를 결정할 수 있습니다. 소규모 진화 이벤트는 게놈 수준에서 염기 치환율과 삽입 삭제 이벤트를 대상으로 합니다. 선형 세그먼트에서 식별할 수 있는 종 간의 소규모 및 대규모 돌연변이 이벤트는 종 트리 추론 데이터로 사용할 수 있습니다. 또한 두 가지 규모의 게놈 진화 모델과 결합하여 * * * 선형 정렬은 조상 게놈 재구성 작업도 수행할 수 있습니다.

유전체 * * * 선형성은 종종 유사한 기능을 가질 수 있는 상동 서열을 예측할 수 있기 때문에 게놈 전체 * * * 선형 분석은 기능 예측에 유용합니다. 게놈 전체의 뉴클레오티드 수준에서 비교가 가능하므로 코딩 및 비코딩 영역의 기능을 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 인간 게놈의 특정 질병 관련 영역에 관심이 있는 경우 정렬을 사용하여 해당 영역의 마우스 상동체를 찾을 수 있습니다. 마우스 상동 부위에 대한 지식이 있으면 이 게놈 영역의 진화 역사를 더 잘 이해하고 잠재적으로 유전자 조작 실험을 수행할 수 있습니다.

게놈 전체를 비교하려면 많은 양의 컴퓨터 메모리가 필요하고 실행하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 또한, 특히 식물 게놈에서 게놈 복제 이벤트가 광범위하게 발생하기 때문에 유사 상동 유전자를 잘 구별하지 못할 수 있으며 위양성 비교 결과가 많이 발생하기 쉽습니다. 따라서 적절한 게놈 비교 소프트웨어를 선택하는 것이 특히 중요합니다. 현재 전장 게놈 선형 비교 분석에 기반한 성숙한 소프트웨어로는 MUMmer, progressiveMauve, Mugsy, LAST, Lastz, Cactus 등이 있습니다.

MUMmer MUMmer는 인간과 침팬지 간의 전장 게놈 비교를 4시간 이내에 완료하는 매우 빠른 쌍간 게놈 비교 툴입니다. 접미사 트리 데이터 구조를 사용해 두 게놈 간에 가장 크고 고유한 일치 항목을 모두 찾아내어 이 속도를 달성하며, MUMmer는 매우 밀접하게 관련된 종 간의 게놈 매칭에 적합합니다. 속도는 빠르지만 LAST/lastZ보다 덜 민감합니다.

* * 프로그레시브 모브 프로그레시브 모브는 비교 결과를 쉽게 볼 수 있는 시각적 인터페이스를 갖춘 자바로 작성된 게놈 전체 비교 소프트웨어입니다. 비교 결과는 양호하며 박테리아 게놈 비교에 적합합니다. 또한 진보적 연보라가 사용하는 비교 전략은 비모수적이라는 점에 유의해야 합니다.

머그시 머그시의 비교는 빠르고 효율적이며 시간이 많이 걸리지만 주로 관련 종 간의 비교에 적용되며 진화 거리가 긴 종에는 비교 효과가 이상적이지 않습니다.

LAST LAST의 장점은 척추동물 게놈과 같은 대규모 게놈 간의 비교를 처리할 수 있고 비교가 빠르다는 것입니다. 그러나 현재로서는 비교 길이가 짧고 비교 횟수가 많은 GAP와 비교할 수 없습니다. 또한 LAST는 가변 길이의 시드 서열을 사용하기 때문에 반복적인 서열이 포함된 영역을 효율적으로 처리할 수 있어 비교의 효율성이 크게 향상됩니다.

LAST와 달리 라스트츠는 게놈의 간격이 적고 비교 길이가 길며 멀리 떨어진 종(예: 척추동물) 간의 전체 게놈 비교에 적합합니다. 라스트츠보다 약간 덜 민감하고 느립니다.

기본 Cactus 선인장 프로그램은 실제로 Lastz를 캡슐화하지만, 조상 염색체 서열을 직접 재구성할 수 있는 참조 없는 비교 전략을 사용할 뿐입니다.

참조 링크:/protocol/10.1007/978-1-4939-9074-0 _ 4.