连锁不平衡 linkage disequilibrium LD

连锁不平衡(linkage disequilibrium)是进化生物学与人类遗传学中一个十分重要的概念,因为遗传过程中很多因素能够影响它,而它又会作用于很多因素,包括选择,重组频率,突变率,遗传漂变,交配模式,群体结构等等。反过来看,连锁不平衡就是反应群体遗传过程的一个强有力的信号。

连锁不平衡 是指 不同基因座(loci)等位基因(allele)之间非随机(nonrandom)的关联

首先考虑简单的两基因座情况,设有A, B两个基因座,每个基因做各有两个等位基因,分别用1,2表示。假设每个单倍体型的频率如下所示:

由上 单倍体型的频率 ,我们也可以简单计算得到各个等位基因的频率:

如果这两个基因座互相独立不相关(也就是连锁平衡 linkage equilibrium 的状态),那么各个单倍型的频率就可以直接算出,为p1q1 ,p1,q2 , p2q1, p2q2

而实际情况中单倍型的频率对于不相关情况下的理论值会产生偏离(deviation),这个偏离原因即为连锁不平衡( linkage disequilibrium ),偏离的程度通常记为 D (连锁不平衡系数,coefficient of linkage disequilibrium

D=x_{11}-p_{1}q_{1}

下图表示了各单倍型频率,各等位基因频率与D之间的关系。

但要注意的是,D值并不是一个用来衡量LD的很好的指标,因为D值会受等位基因频率影响,这使得我们无法比较不同频率的等位基因对之间连锁不平衡的大小。

Lewontin提出通过标准化D值来解决该问题,即用D值除以理论上D可能的最大绝对值:

{\displaystyle D'={\frac {D}{D_{\max }}}}
其中

但更多的时候我们使用相关系数(correlation coefficient)r2来衡量LD:

在众多LD的数据库中我们查询到的数值也是基于r2的。

参考:

https://en.wikipedia.org/wiki/Linkage_disequilibrium

Montgomery Slatkin. Linkage disequilibrium — understanding the evolutionary past and mapping the medical future.

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