Bayesian estimation of nonsynonymous/synonymous rate ratios for pairwise sequence comparisons.
Bayesian estimation of nonsynonymous/synonymous rate ratios for pairwise sequence comparisons.
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DOI：
10.1093/molbev/msu142
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发表时间：
2014-07
影响因子：
10.7
通讯作者：
Yang Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Angelis K;Dos Reis M;Yang Z
非同义/同义比率(ω=dN/ds)是衡量自然选择作用于蛋白质编码基因非同义突变的方式和强度的重要指标。最简单的这种分析是使用两个序列来估计DN/DS比。启发式计数方法和基于密码子替换模型的最大似然(ML)方法都被广泛用于此类分析。然而，这些方法没有很好的统计特性，因为在某些数据集中估计可以是零或无穷大，因此它们的均值和方差是无穷的。在大规模的基因组比较中，对∞和序列距离(T)的极端估计(0或ω)是很常见的。在这里，我们使用贝叶斯方法来估计成对序列比较中的ω和t。采用计算机模拟和实际数据分析相结合的方法，我们证明了贝叶斯估计比最大似然估计具有更好的统计特性，因为ω和t的先验使这些参数的后验远离极值。我们还计算了ω>；1的后验概率，作为似然比检验的贝叶斯替代。这种新方法在计算上是有效的，可能对蛋白质编码基因序列的基因组规模比较有用。
The nonsynonymous/synonymous rate ratio (ω = dN/dS) is an important measure of the mode and strength of natural selection acting on nonsynonymous mutations in protein-coding genes. The simplest such analysis is the estimation of the dN/dS ratio using two sequences. Both heuristic counting methods and the maximum-likelihood (ML) method based on a codon substitution model are widely used for such analysis. However, these methods do not have nice statistical properties, as the estimates can be zero or infinity in some data sets, so that their means and variances are infinite. In large genome-scale comparisons, such extreme estimates (either 0 or ∞) of ω and sequence distance (t) are common. Here, we implement a Bayesian method to estimate ω and t in pairwise sequence comparisons. Using a combination of computer simulation and real data analysis, we show that the Bayesian estimates have better statistical properties than the ML estimates, because the prior on ω and t shrinks the posterior of those parameters away from extreme values. We also calculate the posterior probability for ω > 1 as a Bayesian alternative to the likelihood ratio test. The new method is computationally efficient and may be useful for genome-scale comparisons of protein-coding gene sequences.
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