Schätzung der synonymen und nonsynonymen Substitutionsraten unter realistischen evolutionären Modellen

Approximative Methoden zur Schätzung der Anzahl von synonymen und nonsynonymen Substitutionen zwischen zwei DNA-Sequenzen umfassen drei Schritte: Zählen der synonymen und nonsynonymen Stellen in den beiden Sequenzen, Zählen der synonymen und nonsynonymen Unterschiede zwischen den beiden Sequenzen und Korrektur für multiple Substitutionen an derselben Stelle. Wir untersuchen die Komplexitäten, die mit diesen Schritten verbunden sind, und schlagen eine neue approximative Methode vor, die zwei wesentliche Merkmale der Evolution von DNA-Sequenzen berücksichtigt: den Übergangs/Transversionsraten-Bias und den Basis/Codon-Frequenz-Bias. Wir vergleichen die neue Methode mit der maximalen Wahrscheinlichkeit sowie mehreren anderen approximativen Methoden, indem wir unendlich lange Sequenzen untersuchen, Computersimulationen durchführen und einen echten Datensatz analysieren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass bei Vorliegen von Übergangs/Transversionsraten-Bias und Basis/Codon-Frequenz-Bias die zuvor beschriebenen approximativen Methoden zur Schätzung des Verhältnisses von nonsynonymen zu synonymen Raten ernsthafte Verzerrungen aufweisen können, und die Verzerrung kann sowohl positiv als auch negativ sein. Die neue Methode ist im Allgemeinen überlegen gegenüber früheren approximativen Methoden und kann nützlich sein für die Analyse großer Datensätze, obwohl die maximale Wahrscheinlichkeit immer die bevorzugte Methode zu sein scheint.