فیلودینامیک باکتریایی: تفاوت میان نسخه‌ها

ابرابزار
(صفحه‌ای تازه حاوی «== فیلودینامیک باکتریایی == '''فیلودینامیک باکتریایی''' {{انگلیسی|Bacterial phylodynamics}}...» ایجاد کرد)
 
(ابرابزار)
== فیلودینامیک باکتریایی ==
'''فیلودینامیک باکتریایی''' {{انگلیسی|Bacterial phylodynamics}} مطالعه فرآیندهای [[ایمنی‌شناسی]]، [[همه‌گیرشناسی]] و [[فیلوژنتیک]] و نقش آن‌ها در [[درخت تبارزایی|درخت تکامل نژادی]] [[بیماری‌زا|بیماری‌زا]]های باکتریایی می‌باشد.<ref>{{Cite journal|last=Volz|first=Erik M.|last2=Koelle|first2=Katia|last3=Bedford|first3=Trevor|date=2013-03-21|title=Viral Phylodynamics|journal=PLOS Computational Biology|volume=9|issue=3|pages=e1002947|doi=10.1371/journal.pcbi.1002947|issn=1553-7358|pmc=3605911|pmid=23555203}}</ref>
فیلودینامیک مطالعه فرآیندهای زیست محیطی،زیست‌محیطی، تکاملی و تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک برای درک بهتر مکانیسم هاییمکانیسم‌هایی است که منجر به بروزالگوهای تکاملی در بیماری‌زاهای باکتریایی می شودمی‌شود.
تجزیه و تحلیل فیلودینامیکی شامل تجزیه و تحلیل [[تنوع ژنتیکی]]، [[انتخاب طبیعی]] و [[پویایی‌شناسی جمعیت]] از منظر تکاملات نژادی بیماری عفونی در طول همه گیری هاهمه‌گیری‌ها و مطالعه تکامل داخل میزبان ویروس هاویروس‌ها می‌باشد.<ref name=":1">{{Cite journal|last=Norström|first=Melissa M.|last2=Karlsson|first2=Annika C.|last3=Salemi|first3=Marco|date=2012-04-01|title=Towards a new paradigm linking virus molecular evolution and pathogenesis: experimental design and phylodynamic inference|journal=The New Microbiologica|volume=35|issue=2|pages=101–111|issn=1121-7138|pmid=22707126}}</ref>
فیلودینامیک باکتریایی برای درک بهتر نقش تکاملی بیماری‌زا‌هایبیماری‌زاهای باکتریایی به بررسی [[چندریختی تک-نوکلئوتید]] [[ژنوم]] درآن‌ها می‌پردازد. پیشرفت فناوری در زمینه توالی یابی در 10۱۰ سال گذشته، تأثیر گسترده ایگسترده‌ای در درک ما از فیلودینامیک باکتریایی و ژنومیک داشته است ،داشته‌است، و با ادامه روند کاهشی هزینه توالی یابی، این فناوری هافناوری‌ها هم در آزمایشگاه هایآزمایشگاه‌های آکادمیک و هم بالینی متداول می شوندمی‌شوند.
با این حال مقیاس عظیم داده هاییداده‌هایی که طی چند سال آینده توسط دستگاه هایدستگاه‌های توالی یابی تولید می شوند،می‌شوند، مشکلات بسیاری نیز به وجود می آورندمی‌آورند. صرفاً ذخیره اطلاعات به بانکهای عظیمی از [[درایو دیسک سخت|درایو هایدرایوهای دیسک سخت]] رایانه ای ،ای، همراه با سیستمهای خنک کنندهخنک‌کننده گران و راه حلحل‌های های نرم افزارینرم‌افزاری نیاز دارد. همچنین، با افزایش اندازه پایگاه داده ها ، روشداده‌ها، هایروش‌های تجزیه و تحلیل نیز باید انطباق پیدا کنند. در حال حاضر حتی بزرگترین تجزیه و تحلیل هاتحلیل‌ها شامل صدها یا چند هزار نمونه است. این افزایش توالی ژنوم هانیاز به نوآوری در ذخیره داده ها ،داده‌ها، دسترسی و تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک نیز دارد.<ref>Olson, P. , Hughes, J. , & Cotton, J. (Eds.). (2016). Next Generation Systematics (Systematics Association Special Volume Series). Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9781139236355</ref>
 
== روش‌ها ==
مطالعات می‌توانند برای بررسی تعاملات درون یک میزبان و یا بین میزبان‌ها طراحی شوند. مطالعات در فیلودینامیک باکتریایی معمولامعمولاً بر روی تعامل بین نمونه هاینمونه‌های بسیاری از میزبانهای مختلف در یک موقعیت جغرافیایی خاص یا چندین مکان جغرافیایی مختلف متمرکز است. از نکات بسیار مهم هنگام نمونه‌گیری از جمعیت و تفسیر نتایج مطالعات مربوط به نمونه‌گیری، استراتژی نمونه گیرینمونه‌گیری می‌باشد که شامل مورادی همچون تعداد نقاط زمان نمونه برداری ،برداری، فاصله نمونه برداری و تعداد توالی در هر نقطه زمان می‌باشد.
 
=== تولید دادهداده‌ها ها===
==== تنظیمات آزمایشگاهی ====
توالی بخشی از ژنوم و یا کل ژنوم و روش توالی یابی از مهم ترینمهم‌ترین تنظیمات آزمایشی هستند. بسته به طراحی مطالعه، روش هایروش‌های مختلفی برای تجزیه و تحلیل فیلودینامیکی قابل استفاده است اما معمولامعمولاً برای تجزیه و تحلیل فیلودینامیک باکتریایی، توالی کل ژنوم باکتری را در نظر می گیرندمی‌گیرند. ژنوم باکتری بسیار بزرگتر از [[آران‌ای]]ویروس هاست و سرعت تکاملی کندتری نیز دارد. در پی پیشرفت سریع توالی یابی کل ژنوم باکتریایی، خواندن و مقایسه ژنوم کامل باکتری هاباکتری‌ها مقرون به صرفه شده استشده‌است. جهش هاییجهش‌هایی که به دلیل گسترش باکتری بین میزبان ایجاد می شود،می‌شود، به دانشمندان امکان را می دهدمی‌دهد که درختان خانوادگی بیماری زا هابیماری‌زاها را به شکل مفصل تولید و مقایسه کنند و همچنین آن هاآن‌ها را با توزیع جغرافیایی باکتری هاباکتری‌ها مقایسه کنند. پیشرفت تکنولوژی توالی یابی، فیلودینامیک باکتریایی را ممکن ساخته است،ساخته‌است، اما تهیه مناسب کل ژنوم هایژنوم‌های باکتریایی الزامی است.<ref>{{cite book | last = Gordon | first = Stephen | title = Bovine tuberculosis | publisher = CABI | location = Wallingford, Oxfordshire, UK Boston, MA, USA | year = 2018 | isbn = 9781786391544 978-1-78639-154-4}}</ref>
 
==== هم تراز سازی ====
هنگامی که یک مجموعه داده جدید برای تجزیه و تحلیل فیلودینامیکی بدست میمی‌آید، آید ، توالی هاتوالی‌ها در مجموعه داده هایداده‌های جدید تراز می شوندمی‌شوند. معمولامعمولاً جستجوی [[بلاست]] برای یافتن گونه هایگونه‌های مشابه بیماری زاهایبیماری‌زاهای مورد توجه، انجام می شودمی‌شود. به توالی هاییتوالی‌هایی که از از بلاست به دست می آیند،می‌آیند، اطلاعاتی مانند تاریخ جمع آوریجمع‌آوری نمونه و موقعیت جغرافیایی نمونه باید قبل از اضافه شدن این توالی هاتوالی‌ها به مجموعه داده ها،داده‌ها، اضافه شود. الگوریتم هایالگوریتم‌های [[هم‌ترازسازی چند توالی]] مجموعه داده هاداده‌ها را با کلیه توالی هایتوالی‌های انتخاب شده هم تراز می کنندمی‌کنند. پس از اجرای الگوریتم هم‌ترازسازی چند توالی ،توالی، ویرایش دستی نیز توصیه میمی‌شود. شود.در هنگام ویرایش دستی ،دستی، حذف و اضافه هایاضافه‌های حاصل از هم‌ترازسازی به صورت دستی ویرایش می شوندمی‌شوند و این ویرایش دستی باعث می شودمی‌شود درخت فیلوژنتیکی دقیق تری به دست بیاید.
 
==== کنترل کیفیت ====
برای داشتن یک تحلیل دقیق فیلودینامیکی، لازم است از روش هایروش‌های کنترل کیفیت استفاده کنیم که شامل مورادی همچون بررسی نمونه هاینمونه‌های موجود در مجموعه داده هاداده‌ها برای بررسی آلودگی احتمالی ، اندازهاحتمالی، گیریاندازه‌گیری سیگنال فیلوژنتیک توالی هاتوالی‌ها و بررسی علائم احتمالی [[سویه]] های‌های نوترکیب می باشدمی‌باشد. آلودگی نمونه هانمونه‌ها در مجموعه داده هاداده‌ها با روشهای مختلف آزمایشگاهی و با روشهای مناسب استخراج [[دی‌ان‌ای]] و آران‌ای قابل حذف است. برای بررسی سیگنال فیلوژنتیک در یک تراز نیز روش هایروش‌های گوناگونی وجود دارد ،دارد، مانند نقشه بردارینقشه‌برداری [[درستنماييدرستنمایی]] و آزمایش Xia برای اشباع. اگر سیگنال فیلوژنتیک یک تراز خیلی پایین باشد ،باشد، ممکن است ترازی طولانی ترطولانی‌تر یا تراز ژن دیگری در [[جاندار]] برای انجام تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک لازم باشد. اکثر الگوریتمهای مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک ،فیلوژنتیک، نوترکیبی را در نظر نمی گیرندنمی‌گیرند. سویه هاییسویه‌هایی که علائم نوترکیبی را نشان می دهندمی‌دهند یا باید از مجموعه داده هاداده‌ها خارج شوند یا به تنهایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند.<ref name=":1" />
 
=== تحلیل داده هاداده‌ها ===
==== مدل تکاملی ====
اولین قدم در تجزیه و تحلیل فیلودینامیکی پیدا کردن بهترین [[مدل‌های سیر تکاملی دی‌ان‌ای|مدل‌مدل جایگزین سیر تکاملی دی‌ان‌ای]] برای [[هم‌ترازسازی چند توالی]] می باشدمی‌باشد. برای یافتن این مدل می توانمی‌توان از الگوریتم هاییالگوریتم‌هایی مانند IQTREE <ref>{{Cite journal|last=Nguyen|first=Lam-Tung|last2=Schmidt|first2=Heiko A.|last3=von Haeseler|first3=Arndt|last4=Minh|first4=Bui Quang|date=2015-01-01|title=IQ-TREE: A Fast and Effective Stochastic Algorithm for Estimating Maximum-Likelihood Phylogenies|journal=Molecular Biology and Evolution|volume=32|issue=1|pages=268–274|doi=10.1093/molbev/msu300|issn=0737-4038|pmc=4271533|pmid=25371430}}</ref> و یا MEGA<ref>{{Cite journal|last=Kumar|first=Sudhir|last2=Stecher|first2=Glen|last3=Tamura|first3=Koichiro|date=2016-07-01|title=MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets|journal=Molecular Biology and Evolution|volume=33|issue=7|pages=1870–1874|doi=10.1093/molbev/msw054|issn=1537-1719|pmid=27004904|doi-access=free}}</ref> استفاده کرد.
 
==== استنتاج فیلوژنی ====
روش هایروش‌های مختلف برای استنباط فیلوژنی هافیلوژنی‌ها وجود دارد. این روش هاروش‌ها شامل الگوریتم هایالگوریتم‌های ساخت درخت مانند [[روش جفت گروه بدون وزن با میانگین حسابی]]، [[اتصال-همسایگی]]، [[بیشینه صرفه‌جویی (تبارزایی)]]، [[برآورد درست‌نمایی بیشینه]] و [[استنباط بیزی]] می باشدمی‌باشد.<ref name=":1" />
 
=== آزمون فرضیه ===
==== ارزیابی ====
آزمون درخت تکامل نژادی به دست آمده از نظر قابلیت اطمینان، یک قدم مهم در فیلودینامیک محسوب می شودمی‌شود. از روش هایروش‌های آزمایش قابلیت اطمینان درخت می توانمی‌توان به این موارد اشاره کرد: [[بوت‌استرپینگ (آمار)]]، [[برآورد درست‌نمایی بیشینه]] و [[احتمال پسین]] در [[استنباط بیزی]].<ref name=":1" />
 
==== استنباط فیلودینامیک ====
روش هایروش‌های مختلفی برای ارزیابی قابلیت اطمینان فیلودینامیک یک مجموعه داده استفاده می شودمی‌شود. این روشها شامل تخمین [[ساعت مولکولی]] مجموعه داده ها ،داده‌ها، تاریخچه جمعیتی ،جمعیتی، ساختار جمعیت ،جمعیت، [[شارش ژن]] و تجزیه و تحلیل انتخاب هستند.<ref name=":1" /> نتایج فیلودینامیکی یک مجموعه داده می تواندمی‌تواند به طراحی بهتر مطالعات آتی کمک کند.
 
== جستارهای وابسته ==
* [[مدل‌های سیر تکاملی دی‌ان‌ای]]
* [[ماتریس‌های فاصله در فیلوژنی]]
* [[فیلوژنتیک محاسباتی]]
* [[فیلوژنتیک مولکولی]]
 
== منابع ==
۱۲۴

ویرایش