Moleküler Filogenetik

📄 Ders Kodu Kredi AKTS 📈 Türü 👤Öğretim Üyesi
400100800101 3 0 3 6 Seçmeli Dr. Emre Keskin
Dersin Amaçları

Biyolojik evrim süreçlerinin neredeyse tamamında, türleşme olayına şahit olmak hemen hemen olanaksızdır. Bu yüzden bu olayı yeniden yapılandıran bir teknik olan filogenetik ağaçlar geliştirilmiştir. Filogenetik ağaçlar yaşama ilişkin genetik bilginin aktarılmasına ilişkin geçmişini yansıtmalarından dolayı, filogeni evrimsel süreçlerin dahil olduğu moleküler biyoloji, biyoteknoloji ve genomik gibi tüm çalışma alanlarında gerçekleştirilen çalışmalardaki sonuçların anlamlandırılmasında ana çerçeveyi oluşturmaktadır. Filogenetik çıkarım, genetik varyasyonun dahil olduğu tüm biyoteknoloji çalışmalarında rutin protokol haline gelmiştir. Ancak, biyolojik, işlemsel veya istatistiksel karmaşıklıklar sonucunda hatalı olarak gerçekleştirilen filogenetik çıkarımlar, hatalı evrimsel hipotezlere yönelmeye neden olabilir. Bu sebeple, bu dersin önerisindeki ana gerekçe doğru filogenetik çıkarıma ulaşabilmek için gerekli olan uygun belirteçlerin, özelliklerin, örnekleme büyüklüklerinin ve ağaç oluşturma yöntemlerinin belirlenmesindeki önemli noktaları analiz edebilme becerisinin kazandırılarak Biyoteknoloji Enstitüsü’nde eğitim alan öğrencilerin çalışmalarında gerekli olan filogenetik analizleri ve istatistiksel doğrulamalarını kendi alanında geçerli modelleri kullanarak uygulayabilmesi sağlanacaktır.

Dersin İçeriği
Hafta Konu Başlığı Açıklama
1 Evrimin Moleküler Temelleri Evrimsel Yaşam Ağacı, Evrim Mekanizması, Genlerin Yapı ve Fonksiyonları, DNA Dizilerindeki Mutasyonel Değişiklikler, Kodon Kullanımı
2 Amino Asit Dizilerinin Evrimsel Değişikliği Amino Asit Değişiklikleri ve Farklı Amino Asit Oranları, Poisson Doğrulaması ve Gamma Uzaklıkları, Bootstrap Varyansları ve Kovaryansları, Amino Asit Substitüsyon Matrisi,

Mutasyon Hızı ve Substitüsyon Hızı

3 DNA Dizilerinin Evrimsel Değişimi Diziler Arası Nükleotid Değişiklikleri, Nükleotid Substitüsyon Sayısının Tahmini, Gamma Uzaklıkları, Evrimsel Uzaklıkların Sayısal Tahmini, Nükleotid Dizilerinin Hizalanması, Evrimsel Uzaklığın Tahmininde Dizilerdeki Boşlukların Elden Geçirilmesi
4 Eş ve Eş Olmayan Nükleotid Substitüsyonları Evrimsel Çözüm Yöntemleri, Kimura 2-Parametre Modeli Temelli Yöntemler, Farklı Kodon Pozisyonlarında Nükleotid Substitüsyonları, Kodon Substitüsyon Modelli Benzerlik (Likelihood) Yöntemleri
5 Filogenetik Ağaçlar Filogenetik Ağaç Çeşitleri, Topolojik Farklılıklar, Ağaç Oluşturma Yöntemleri
6 Filogenetik Çıkarım: Uzaklık Yöntemleri UPGMA, Least Squares (LS) Yöntemleri, Minimum Evolution (ME) Yöntemi, Neighbor Joining (NJ) Yöntemi, Filogenetik Yapılandırmada Kullanılan Uzaklık Ölçüleri
7 Filogenetik Çıkarım: Maximum Parsimoni Yöntemleri Maximum Parsimony (MP) Ağaçlarının Bulunması, MP Ağaçlarının Aranmasında Kullanılan Stratejiler, Konsensus Ağaçları, Dal Uzunluklarının Tahmini, Ağırlıklı Parsimoni

Protein Verileri için MP Yöntemleri, Ortak Türetilen Özellikler

8 Filogenetik Çıkarım: Maximum Likelihood Yöntemleri Maximum Likelihood (ML) Yöntemlerinde Kullanılan

Hesaplamalar, Nükleotid Substütisyon Modelleri, Protein Benzerlik Yöntemleri, ML Yöntemlerinin Teorik Esasları, Eldeki Topolojiye Uygun Parametrelerin Tahmini

9 Filogenetik Ağaçların İsabet Oranları ve İstatistiksel Testleri Optimizasyon Prensibi ve Topolojik Hatalar, Dallar Arası Testler, Bootstrap Testleri, Topolojik Farklılık Testleri, Farklı Ağaç Oluşturma Yöntemlerin Avantaj ve Dezavantajları
10 Moleküler Saatler ve Doğrusal Ağaçlar Moleküler Saat Hipotezi, Bağıl Hız Testi, Filogenetik Testler, Doğrusal Ağaçlar
11 Atasal Nükleotid ve Amino Asit Dizileri Atasal Dizilerin Tahmini: Parsimoni Yaklaşımı, Atasal Dizilerin Tahmini: Bayesian Yaklaşımı, Atasal Dallarda Eş ve Eş Olmayan Substitüsyonlar, Çakışan ve Paralel Evrim
12 Genetik Polimorfizm ve Evrim Genetik Polimorfizmin Evrimsel Önemi, Allel Frekans Verilerinin Analizi, Bölünmüş Populasyonlarda Genetik Varyasyon, Çoklu Lokuslarda Genetik Varyasyon DNA Polimorfizmi, Seleksiyonu Belirlemede Kullanılan İstatistiksel Testler
13 Genetik Belirteçlerden Populasyon Allel Frekans Verisinde Genetik Uzaklık, DNA Dizilerinin Restriksiyon Enzimleri ile Analizi, RAPD Veri Analizi
14 Diğer Filogenetik Yaklaşımlar İstatistiksel Yöntemler, Genom Projeleri, Moleküler Biyoloji ve Evrim
15 Filogenetik Araştırma Örnekleri
Okuma listesi
  • Nei M, Kumar S. 2000. Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford University Press.
  • Semple C, Steel M. 2003. Phylogenetics. Oxford University Press.
  • Wiley EO, Lieberman BS. Phylogenetics: Theory and Practice of Phylogenetic Systematics. Wiley-Blackwell.