原核生物遺伝子間の共進化ネットワークを明らかにする

動機：利益と損失の相関イベントにより、共進化関係の推論が可能になります。原核生物種における共進化相互作用ネットワークの再構築は、遺伝子間の機能的関連を解明する可能性があります。 結果：遺伝子のペア間で共進化的相互作用を検出するための新しい確率論的方法論を開発しました。この方法を使用して、4593のオルソロガス遺伝子（COG）の間で共進化ネットワークを推測しました。共進化的相互作用の数は、COG間で大幅に異なりました。40％以上が少なくとも1人のパートナーと共進化することがわかった。共進化関係のネットワークをクラスターに分割し、明確に定義された機能を備えた遺伝子の複数のモジュラーアセンブリを発見しました。最後に、共進化関係がゲノムの近接、遺伝子融合傾向、共発現、タンパク質間相互作用、代謝つながりなどの他の細胞関係と一致する程度を測定しました。私たちの結果は、共進化関係がこれらの他のタイプのネットワークと部分的にしか重複していないことを示しています。我々の結果は、原核生物の推定された共進化ネットワークが遺伝子間の機能的関係を明らかにすることに対して非常に有益であり、しばしば他のネットワークタイプから抽出できないシグナルを示すことを示唆しています。 可用性と実装：GPLライセンスの下でオープンソースとして利用できます。 連絡先：talp@post.tau.ac.il。 補足情報：補足データは、バイオインフォマティクスオンラインで入手できます。

MOTIVATION: Correlated events of gains and losses enable inference of co-evolution relations. The reconstruction of the co-evolutionary interactions network in prokaryotic species may elucidate functional associations among genes. RESULTS: We developed a novel probabilistic methodology for the detection of co-evolutionary interactions between pairs of genes. Using this method we inferred the co-evolutionary network among 4593 Clusters of Orthologous Genes (COGs). The number of co-evolutionary interactions substantially differed among COGs. Over 40% were found to co-evolve with at least one partner. We partitioned the network of co-evolutionary relations into clusters and uncovered multiple modular assemblies of genes with clearly defined functions. Finally, we measured the extent to which co-evolutionary relations coincide with other cellular relations such as genomic proximity, gene fusion propensity, co-expression, protein-protein interactions and metabolic connections. Our results show that co-evolutionary relations only partially overlap with these other types of networks. Our results suggest that the inferred co-evolutionary network in prokaryotes is highly informative towards revealing functional relations among genes, often showing signals that cannot be extracted from other network types. AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: Available under GPL license as open source. CONTACT: talp@post.tau.ac.il. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.