シンテニー

古典的な遺伝学では、 シンテニーは、個人または種内の同じ染色体上の遺伝子座の物理的な共局在化を表します。しかし、今日、生物学者は通常、シンテニーを互いに比較されている2組の染色体内の秩序のブロックの保存と呼んでいます。この概念は、共有シンテニーとも呼ばれます。

古典的な概念は遺伝的連鎖に関連しています。2つの遺伝子座間の連鎖は、それらの間の予想より低い組換え頻度の観察によって確立されます。対照的に、同じ染色体上の遺伝子座は、実際の実験では組換え頻度を非連鎖遺伝子座と区別できない場合でも、定義によりシンテニーです。したがって、理論的には、すべてのリンクされた遺伝子座はシンテニックですが、必ずしもすべてのシンテニック遺伝子座がリンクされているわけではありません。同様に、ゲノミクスでは、この関係がDNAシーケンシング/アセンブリ、ゲノムウォーキング、物理的局在化、またはハプマッピングなどの実験方法によって確立できるかどうかに関係なく、染色体上の遺伝子座はシンテニーです。

遺伝学の学生は、シンテニーという用語を使用して、2つの遺伝子座が同じ染色体に割り当てられているが、マップ単位で十分な距離だけ離れているために遺伝的連鎖が示されていない状況を説明します。

ブリタニカ百科事典では、シンテニーについて次のように説明しています。

ゲノムシーケンスとマッピングにより、多くの異なる種のゲノムの一般構造の比較が可能になりました。一般的な発見は、比較的最近分岐した生物は、ゲノム内の同じ相対的位置にある遺伝子の類似したブロックを示すということです。この状況はシンテニーと呼ばれ、一般的な染色体配列を持っているとおおよそ翻訳されています。たとえば、人間の遺伝子の多くは、類人猿だけでなく牛、マウスなど、他の哺乳類の遺伝子とシンテニーです。シンテニーの研究は、進化の過程でゲノムがどのようにカットされ貼り付けられるかを示すことができます。

語源

シンテニーは「同じリボン上」を意味する新語法です。ギリシャ語： σύν 、 syn =とともに+ ταινία 、 tainiā =バンド。DNA（または染色体）の2つの（相同の）ストリング上の遺伝子の同じ順序を指します。

共有シンテニー

共有シンテニー（保存シンテニーとしても知られています）は、異なる種の染色体上の遺伝子の保存された共局在を説明します。進化の過程で、染色体転座などのゲノムへの再配列により2つの遺伝子座が分離され、それらの間のシンテニーが失われる可能性があります。逆に、転座は、以前に分離された2つの染色体の断片を結合することもでき、その結果、遺伝子座間のシンテニーが増加します。予想よりも強力な共有シンテニーは、一緒に継承された場合に有利な対立遺伝子の組み合わせや共有された規制メカニズムなど、シンテニー遺伝子間の機能的関係の選択を反映できます。

この用語は、共通の祖先から受け継がれた染色体上の遺伝子の正確な順序の保存を表すためにも使用されることがありますが、多くの遺伝学者はこの用語の使用を拒否しています。

遺伝子順序の意味でのシンテニーの分析には、ゲノミクスにいくつかの用途があります。共有シンテニーは、異なる種のゲノム領域のオルソロジーを確立するための最も信頼できる基準の1つです。さらに、シンテニーの例外的な保存は、遺伝子間の重要な機能的関係を反映する可能性があります。たとえば、動物の身体計画の重要な決定要因であり、互いに重要な方法で相互作用する「Hoxクラスター」内の遺伝子の順序は、動物界全体で本質的に保存されています。

Syntenyは、複雑なゲノムの研究に広く使用されています。比較ゲノミクスにより、より単純なモデル生物の遺伝子の存在と機能が可能になり、より複雑な生物の遺伝子を推測できるためです。たとえば、小麦には非常に大きく複雑なゲノムがあり、研究が困難です。 1994年に、英国のジョン・イネス・センターと日本の農業生物研究所の研究により、はるかに小さいイネのゲノムが小麦と同様の構造と遺伝子配列を持っていることが示されました。さらなる研究は、多くの穀物がシンテニーであり、したがって、このような米や草のBrachypodiumとして植物は小麦の品種改良や研究に使用することができ、目的の遺伝子または遺伝子マーカーを見つけるためにモデルとして使用できることを見出しました。これに関連して、イネとブラキポディウムのシンテニー領域からの情報を使用して配置された、ゲノムの安定性とregion性に関与するPh1遺伝子座である小麦の非常に重要な領域の特定にもシンテニーが不可欠でした。

Syntenyは微生物ゲノミクスでも広く使用されています。リゾビアレスおよび腸内細菌では、シンテニー遺伝子は多数の必須細胞機能をコードし、高レベルの機能的関係を表しています。

共有されたシンテニーまたはシンテニーブレークのパターンは、いくつかの種の間の系統関係を推測するための文字として、また絶滅した祖先種のゲノム構成を推測するためにも使用できます。質的な違いは、しばしば、一度にいくつかの遺伝子についてmacrosynteny、染色体の大部分においてシンテニーの保存、及びmicrosynteny、シンテニーの保存の間に引かれます。

計算検出

異なる種間で共有されるシンテニーは、それらのゲノム配列から推測できます。これは通常、MCScanアルゴリズムのバージョンを使用して行われます。MCScanアルゴリズムは、相同遺伝子を比較し、染色体またはコンティグスケールで共線性の共通パターンを探すことで、種間のシンテニーブロックを見つけます。相同性は通常、複数のゲノム間で発生する高ビットスコアのBLASTヒットに基づいて決定されます。ここから、動的プログラミングを使用して、種の進化の歴史で発生した可能性のある遺伝子の損失と獲得を考慮に入れて、種間の共有相同遺伝子の最良のスコアリングパスを選択します。