Evolution of gene neighborhoods within reconciled phylogenies.
Evolution of gene neighborhoods within reconciled phylogenies.
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DOI：
10.1093/bioinformatics/bts374
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发表时间：
2012-09-15
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Tannier E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bérard S;Gallien C;Boussau B;Szöllősi GJ;Daubin V;Tannier E
动机：大多数整合了基因复制、丢失和染色体重排的基因组进化模型在计算上是不可理解的，即使只比较两个基因组。这阻止了考虑不同类型基因组结构变异的大规模研究。结果：我们定义了一个“邻接系统发育树”，它描述了一个邻接的进化，两个基因之间的邻接关系，通过物种形成，一个或两个基因的复制或丢失，以及重排。我们描述了一个算法，在给定一个物种树和一组树叶由邻接连接的基因树的情况下，计算一个邻接森林，该邻接森林最小化邻接关系(由重排引起的)的增加和破坏的数量，并且运行在多项式时间内。我们使用这种算法在几分钟内为十几个物种和数千个基因重建哺乳动物和植物祖先基因组的连续区域。我们表明，这种方法减少了祖先邻接之间的冲突。我们检测涉及几个基因的重复，并比较不同门类和不同谱系之间的不同进化模式。可用性：使用BIO++包的C++实现，可根据Sèverine Bérard的要求提供。联系方式：Severine.Berard@cirad.fr或Eric.Tannier@inria.fr补充信息：补充材料可从BioInformation Online获得。
Motivation: Most models of genome evolution integrating gene duplications, losses and chromosomal rearrangements are computationally intract able, even when comparing only two genomes. This prevents large-scale studies that consider different types of genome structural variations. Results: We define an ‘adjacency phylogenetic tree’ that describes the evolution of an adjacency, a neighborhood relation between two genes, by speciation, duplication or loss of one or both genes, and rearrangement. We describe an algorithm that, given a species tree and a set of gene trees where the leaves are connected by adjacencies, computes an adjacency forest that minimizes the number of gains and breakages of adjacencies (caused by rearrangements) and runs in polynomial time. We use this algorithm to reconstruct contiguous regions of mammalian and plant ancestral genomes in a few minutes for a dozen species and several thousand genes. We show that this method yields reduced conflict between ancestral adjacencies. We detect duplications involving several genes and compare the different modes of evolution between phyla and among lineages. Availability: C++ implementation using BIO++ package, available upon request to Sèverine Bérard. Contact: Severine.Berard@cirad.fr or Eric.Tannier@inria.fr Supplementary information: Supplementary material is available at Bioinformatics online.
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