1. Analiza asocjacyjna. Cechy ciągłe. Cechy binarne. Analiza sprzężeń. Runs of homozygosity. Signatures of selection

Transkrypt

1 BIOINFORMATYKA 1. Wykład wstępny 2. Bazy danych: projektowanie i struktura 3. Równowaga Hardyego-Weinberga, wsp. rekombinacji 4. Analiza asocjacyjna 5. Analiza asocjacyjna 6. Sekwencjonowanie nowej generacji 7. Sekwencjonowanie nowej generacji 8. Funkcjonalna adnotacja polimorfizmów 9. Funkcjonalna adnotacja polimorfizmów 10. Wybrane algorytmy 11. Wybrane algorytmy 12. Literatura Literatura Literatura Literatura

2 WSTĘP 1. Analiza asocjacyjna Cechy ciągłe Cechy binarne 2. Inne metody Analiza sprzężeń Runs of homozygosity Signatures of selection

3 WSTĘP

4 ANALIZA ASOCJACYJNA - źródła informacji ANALIZA ASOCJACYJNA wartości cechy genotypy markerów

5 ANALIZA ASOCJACYJNA - źródła informacji ANALIZA ASOCJACYJNA gen genotypy markerów

6 ANALIZA ASOCJACYJNA - poszukiwanie genów poszukiwanie markera o najwyższej korelacji ze zmiennością cechy 1) 2) M1 M2 M3 M4 M5 M6... M7 0 cm 100 cm asocjacja? M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 0 cm 100 cm asocjacja? lokalizacja: 1 Marker lokalizacja: 2 Marker 7) M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 0 cm 100 cm asocjacja? lokalizacja: 7 marker

7 ANALIZA ASOCJACYJNA cechy ciągłe

8 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem przykładowy zbiór danych

9 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem model regresji y = Wb + Xg + e y fenotyp g efekt markera SNP b inne efekty np. wiek e błąd X macierz wystąpień dla g W macierz wystąpień dla b

10 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem estymacja efektów modelu y = Wb + Xg + e b g = W W X W W X X X 1 W y X y

11 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem y = Wb + Xg + e Stwórzmy macierze b g = W W X W W X X X 1 W y X y

12 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem Niezależne od frekwencji alleli Konstrukcja macierzy X Niezależne od frekwencji alleli 11 1 Kao and Zeng, Zależne od frekwencji alleli 11 2p 2 Cockerham, p 2 - p p 1

13 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem Konstrukcja macierzy X

14 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem HIPOTEZY H 0 : brak asocjacji/ld marker - gen g = 0 H 1 : występuje asocjacja/ld marker gen g 0 MAKSYMALNY POZIOM BŁĘDU I-GO RODZAJU a MAX = 0.05 TEST F = N 1 gx y 1 Ny y y y gx y bw y ~ F 1,N 1 UZYSKANY POZIOM BŁĘDU I-GO RODZAJU a T decyzja nt hipotez

15 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem Testowanie wszystkich markerów 1) y = Wb + Xg 1 + e test F a T 2) y = Wb + Xg 2 + e test F a T... 10) y = Wb + Xg 10 + e test F a T

16 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem F 1) y = Wb + Xg 1 + e F test a T 2) y = Wb + Xg 2 + e F test a T... 10) y = Wb + Xg 10 + e F test a T marker

17 ANALIZA ASOCJACYJNA regresja z pojedynczym markerem -log10(a T ) 1) y = Wb + Xg 1 + e F test a T 2) y = Wb + Xg 2 + e F test a T... 10) y = Wb + Xg 10 + e F test a T marker

18 GWAS Genomewide Association Study

19 ANALIZA ASOCJACYJNA skan genomu Genome Wide Association Study = SNP w całym genomie Copyright 2011, Joanna Szyda

20 skan genomu przykład z literatury Copyright 2011, Joanna Szyda

21 ANALIZA ASOCJACYJNA cechy binarne

22 TRANSMISSION DISEQUILIBRIUM TEST - sprzężenie + asocjacja allel przekazany allel nieprzekazany x x 1 x 2 rodzice + chore dziecko allel przekazany allel nieprzekazany x n 12 2 n 21 x

23 TRANSMISSION DISEQUILIBRIUM TEST allel przekazany allel nieprzekazany x n 12 2 n 21 x TDT 2 n n ~ 1 12 n21 n brak założeń o modelu dziedziczenia cechy

24 TRANSMISSION DISEQUILIBRIUM TEST - przykład

25 TRANSMISSION DISEQUILIBRIUM TEST - przykład HIPOTEZY H 0 : n 12 =n 21 H 1 : n 12 n 21 allel przekazany allel nieprzekazany x x H 0 : brak sprzężenia i LD miedzy markerem, a genem H 1 : występuje sprzężenia i LD miedzy markerem, a genem MAKSYMALNY POZIOM BŁĘDU I-GO RODZAJU a MAX = 0.01 TEST TDT= 8.71 dla markera D6S2889 na chromosomie 6 UZYSKANY POZIOM BŁĘDU I-GO RODZAJU a T = Segregacja genotypów markera D6S2889 jest skorelowana z objawami łysienia plackowatego Copyright 2017 Joanna Szyda

26 COCHRAN-ARMITAGE TEST Genotyp chory N 11chore N 12chore N 22chore zdrowy N 11zdrowe N 12zdrowe N 22zdrowe brak założeń nt modelu dziedziczenia cechy

27 INNE METODY STATYSTYCZNEJ DETEKCJI GENÓW

28 ANALIZA SPRZĘŻEŃ y = + q i + e prawdopodobieństwo, że dany osobnik odziedziczył określony genotyp QTL (QQ, Qq, qq) prawdopodobieństwo jest obliczone na podstawie genotypu markerów i informacji o spokrewnieniu prawdopodobieństwo jest funkcją częstości rekombinacji pomiędzy markerami

29 RUNS OF HOMOZYGOSITY 1. Runs of homozygosity identyfikacja regionów z homozygotycznymi markerami 2. ROH 3. Wskazują na regiony ważne z punktu widzenia selekcji Nature464, doi: /nature08832

30 SIGNATURES OF SELECTION ҧ ҧ 1. Różnice we frekwencji alleli między populacjami 2. Wskazują na regiony ważne z punktu widzenia selekcji F ST = σk i=1 p i K 1 p 1 p pҧ 2 K p i pҧ liczba populacji frekwencja alleli w populacji i ogólna frekwencja alleli

31 1. Analiza asocjacyjna Cechy ciągłe Cechy binarne 2. Inne metody Analiza sprzężeń Runs of homozygosity Signatures of selection