Identifizierung und Charakterisierung von neuen Genen für die ...

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Auf der Seite davor sind Stammbäume der TRIM-Proteinfamilie zusammen mit den Proteinsequenzen
von TRIM46 dargestellt, um festzustellen, zu welchen anderen Proteinen TRIM46 am meisten verwandt
ist.
Es wurden die Proteinsequenzen von cDNA12 und cDNA4 verwendet sowie zwei kürzere schon in der
NCBI-Gendatenbank vorhergesagte Sequenzen für die beiden TRIM46-Protein-Isoformen. Die Sequenzen
der übrigen TRIM-Proteine wurden ebenso aus der NCBI-Datenbank entnommen, die Accession-
Nummern sind mit angeführt.
Der linke Baum wurde mit der Software Accelrys DS-Gene 1.5 unter Verwendung des Neighbor Joining
(NJ) Algorithmus erstellt, der sein Distanzmaß durch den Abstand eines Punktes zu allen anderen
normiert und somit nicht wie UPGMA von der Annahme einer konstanten Mutationsrate (molekularen
Uhr) ausgehen muss.
Der rechte Baum wurde ebenfalls mit NJ erstellt, allerdings unter den zusätzlichen Parametern Poisson-
Correction und Bootstrap 1000. Letzteres bewirkt eine statistische Absicherung des Ergebnisses, da NJ
mit seinem Greedy-Algorithmus nicht zwangsläufig eine optimale Lösung erzeugt, sondern eine möglichst
gute unter Berücksichtigung vom Rechenaufwand. Die Poisson-Correction bezieht die statistische Wahrscheinlichkeit
von Rückmutationen mit ein. Das Bootstrap-Verfahren testet die Variabilität des durch NJ
erzeugten Baumes, indem aus den vorliegenden Alignments zufällige Bereiche ausgewählt und
vervielfältigt werden, um damit NJ zu wiederholen. Somit wird die Variabilität des Greedy-Verfahrens
ausgelotet und Cluster, die trotzdem zusammenbleiben, entsprechend höher bewertet als solche, die nun
anders zugeteilt werden. Am Ende bleiben die Cluster übrig, die die statistischen Kriterien überstanden
haben (standardmäßig >95% der Fälle), so dass die am zuverlässigsten Zusammengehörigen
herausgefiltert werden.
Die Bäume links und rechts zeigen deutliche Unterschiede in den Zuordnungen. Diese Instabilität des
Baumes könnte ein Hinweis auf Evolution der Genfamilie durch mögliches Exon-Shuffling sein, wobei
Exons aus eigentlich entfernter verwandten Genen neu kombiniert werden, ohne dass dazu Serien von
Einzelmutationen nötig wären, was der Algorithmus für die Baumerstellung allerdings unterstellt und
dann die falschen Schlüsse zieht, wie etwa ein solches zusammengesetztes Gen als Vorgänger seiner
beiden Vorfahren anzunehmen. Die TRIM-Genfamilie ist mit ihrer Korrelation von Protein-Domänen zu
Exons besonders geeignet oder anfällig hierfür. Daher ist sie auch Gegenstand anderer Forschergruppen
(Maselli und Stupka, noch nicht publiziert; maselli@tigem.it), die sie als Modellsystem für Exon-
Shuffling studieren.
Bezüglich TRIM46 ergibt sich hier die Feststellung, dass es phylogenetisch am ehesten mit TRIM36
verwandt ist. Hingegen wurde die Verwandtschaft zu TRIM16 von NJ alleine zuvor überschätzt, das nach
Bootstrapping jetzt weiter entfernt liegt. Die weitläufigere Verwandtschaft zu TRIM1, TRIM9,
TRIM18, TRIM54, TRIM55, TRIM63 und TRIM67 blieb erhalten. Dieses Resultat ist aus dem
Augenschein heraus einfach nachvollziehbar, wenn man es mit Abbildung 32 vergleicht. Dabei weisen die
dargestellten TRIM1, TRIM9, TRIM18 und
TRIM36 die einheitliche Domänenstruktur
aus Ring-BBox1-BBox2 auf, wohingegen
bei vielen anderen die BBox1 fehlt und
TRIM16 keine Ring-Domäne hat. Es gibt
aber auch Fälle gleicher Domänenstruktur
wie bei TRIM8, wo jedoch zu viele
Abweichungen in der konkreten Sequenz
vorliegen, um eine engere Verwandtschaft
zu begründen, was ab einer Schwelle als
unwahrscheinlicher bewertet wird als die
Deletion einer Domäne.
Abbildung 54: Phylogenie der engsten Verwandten von TRIM46
mit Neighbor Joining unter Poisson-Correction und Bootstrapping.