Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Робастность из биологической системы (также называемой биологической или генетической робастности [1] ) является сохранение определенного признака или признака в системе при возмущении или условиях неопределенности. [2] [3] Устойчивость в развитии называется канализацией . [4] [5] В соответствии с типом возмущения вовлеченного, надежность может быть классифицирована как мутационные , окружающая среда , рекомбинационные или поведенческой устойчивость и т.д. . [6] [7] [8] Надежность достигается за счет сочетания многихгенетические и молекулярные механизмы и могут развиваться путем прямого или косвенного отбора . Было разработано несколько модельных систем для экспериментального изучения устойчивости и ее эволюционных последствий.

Сеть генотипов, связанных мутациями. Каждый генотип состоит из 3-х генов : a, b и c. Каждый ген может быть одним из двух аллелей . Линии связывают разные фенотипы мутациями . Фенотип обозначается цветом. Генотипы abc, Abc, aBc и abC лежат в нейтральной сети, поскольку все они имеют одинаковый темный фенотип. Генотип abc устойчив, поскольку любая отдельная мутация сохраняет тот же фенотип. Другие генотипы менее устойчивы, поскольку мутации изменяют фенотип (например, ABc).

Классификация [ править ]

Мутационная устойчивость [ править ]

Мутационная устойчивость (также называемая толерантностью к мутациям) описывает степень, в которой фенотип организма остается постоянным, несмотря на мутацию . [9] Устойчивость может быть измерена эмпирически для нескольких геномов [10] [11] и отдельных генов [12] путем индукции мутаций и измерения того, какая часть мутантов сохраняет тот же фенотип , функцию или приспособленность . В более общем плане устойчивость соответствует нейтральной полосе в распределении эффектов приспособленности.мутации (то есть частоты различных приспособлений мутантов). До сих пор исследованные белки показали толерантность к мутациям примерно на 66% (т.е. две трети мутаций нейтральны). [13]

И наоборот, измеряемая мутационная устойчивость организмов широко варьируется. Например,> 95% точечных мутаций у C. elegans не имеют заметного эффекта [14], и даже 90% нокаутов одного гена в E. coli не приводят к летальному исходу. [15] Однако вирусы переносят только 20-40% мутаций и, следовательно, намного более чувствительны к мутациям. [10]

Устойчивость к стохастичности [ править ]

Биологические процессы на молекулярном уровне по своей природе стохастичны. [16] Они возникают в результате комбинации случайных событий, которые происходят с учетом физико-химических свойств молекул. Например, экспрессия генов по своей сути зашумлена. Это означает, что две клетки в абсолютно идентичных регуляторных состояниях будут иметь разное содержание мРНК . [17] [18] Логнормальное распределение содержания мРНК на уровне популяции клеток [19] следует непосредственно из применения центральной предельной теоремы к многоступенчатой ​​природе регуляции экспрессии генов . [20]

Экологическая устойчивость [ править ]

В различных условиях идеальная адаптация к одному состоянию может происходить за счет адаптации к другому. Следовательно, общее давление отбора на организм - это средний выбор по всем средам, взвешенный по проценту времени, проведенного в этой среде. Таким образом, изменяющаяся среда может быть выбрана для устойчивости к окружающей среде, при которой организмы могут функционировать в широком диапазоне условий с небольшими изменениями фенотипа или приспособленности (биологии).. Некоторые организмы обладают адаптацией к большим изменениям температуры, доступности воды, солености или доступности пищи. В частности, растения не могут двигаться при изменении окружающей среды и, таким образом, демонстрируют ряд механизмов для достижения экологической устойчивости. Точно так же это можно увидеть в белках как устойчивость к широкому диапазону растворителей , концентраций ионов или температур .

Генетические, молекулярные и клеточные причины [ править ]

Базовая метаболическая сеть эукариот . Кружки указывают на метаболиты, а линии указывают на превращения ферментами . Многие метаболиты могут производиться более чем одним путем, поэтому организм устойчив к потере некоторых метаболических ферментов.

Геномы мутируют под воздействием окружающей среды и несовершенной репликации, но при этом демонстрируют замечательную устойчивость. Это происходит из-за надежности на разных уровнях.

Мутационная устойчивость организма [ править ]

Есть много механизмов, обеспечивающих устойчивость генома. Например, генетическая избыточность снижает эффект мутаций в любой копии мультикопийного гена. [21] Дополнительно поток через метаболический путь , как правило , ограничивается лишь несколько шагов, а это означает , что изменения в функции многих ферментов , оказывают незначительное влияние на фитнес. [22] [23] Точно так же метаболические сети имеют несколько альтернативных путей для производства многих ключевых метаболитов . [24]

Мутационная устойчивость белков [ править ]

Устойчивость к мутациям белка является продуктом двух основных характеристик: структуры генетического кода и устойчивости структуры белка . [25] [26] Белки устойчивы к мутациям, потому что многие последовательности могут складываться в очень похожие структурные складки . [27] Белок принимает ограниченный набор нативных конформаций, потому что эти конформеры имеют более низкую энергию, чем развернутые и неправильно свернутые состояния (ΔΔG сворачивания). [28] [29] Это достигается за счет распределенной внутренней сети кооперативных взаимодействий ( гидрофобных , полярных и ковалентных ). [30]Структурная устойчивость белка является результатом того, что несколько одиночных мутаций достаточно разрушительны, чтобы нарушить функцию. Белки также эволюционировали, чтобы избежать агрегации [31], поскольку частично свернутые белки могут объединяться с образованием больших повторяющихся нерастворимых белковых фибрилл и масс. [32] Имеются доказательства того, что белки демонстрируют негативные конструктивные особенности, снижающие воздействие склонных к агрегации мотивов бета-листов в их структурах. [33] Кроме того, есть некоторые свидетельства того, что сам генетический код может быть оптимизирован таким образом, что большинство точечных мутаций приводят к аналогичным аминокислотам ( консервативным ). [34] [35]Вместе эти факторы создают распределение эффектов приспособленности мутаций, которое содержит большую долю нейтральных и почти нейтральных мутаций. [12]

Устойчивость экспрессии генов [ править ]

Во время эмбрионального развития экспрессия генов должна строго контролироваться во времени и пространстве, чтобы дать начало полностью функциональным органам. Следовательно, развивающиеся организмы должны иметь дело со случайными возмущениями, возникающими в результате стохастичности экспрессии генов. [36] У билатерианцев устойчивость экспрессии генов может быть достигнута за счет избыточности энхансеров . Это происходит, когда экспрессия гена находится под контролем нескольких энхансеров, кодирующих одну и ту же регуляторную логику (т.е. отображающих сайты связывания для одного и того же набора факторов транскрипции ). У Drosophila melanogaster такие избыточные энхансеры часто называют теневыми энхансерами . [37]

Кроме того, в контексте развития, когда время экспрессии генов было важным для фенотипического результата, существуют различные механизмы, обеспечивающие своевременную правильную экспрессию генов. [36] Уравновешенные промоторы - это транскрипционно неактивные промоторы, которые демонстрируют связывание РНК-полимеразы II , готовые к быстрой индукции. [38] Кроме того, поскольку не все факторы транскрипции могут связываться со своим целевым сайтом в компактном гетерохроматине , исходные факторы транскрипции (такие как Zld или FoxA) необходимы для открытия хроматина и связывания других факторов транскрипции, которые могут быстро индуцировать экспрессию генов. Открытые неактивные энхансеры называют уравновешенными энхансерами . [39]

Конкуренция клеток - это явление, впервые описанное у Drosophila [40], при котором мозаичные мутантные клетки Minutes (влияющие на рибосомные белки ) на фоне дикого типа будут устранены. Это явление также происходит у ранних эмбрионов мыши, где клетки, экспрессирующие высокие уровни Myc, активно убивают своих соседей, демонстрируя низкие уровни экспрессии Myc . Это приводит к однородно высоким уровням Myc . [41] [42]

Устойчивость паттернов развития [ править ]

Механизмы формирования паттерна, такие как описанные в модели французского флага, могут быть нарушены на многих уровнях (производство и стохастичность диффузии морфогена, продукция рецептора, стохастичность сигнального каскада и т. Д.). Таким образом, узор по своей природе является шумным. Следовательно, устойчивость к этому шуму и генетическим возмущениям необходима для того, чтобы клетки точно измеряли позиционную информацию. Исследования нервной трубки и переднезаднего паттерна рыбок данио показали, что зашумленная передача сигналов ведет к несовершенной клеточной дифференцировке, которая позже корректируется трансдифференцировкой, миграцией или гибелью неправильно расположенных клеток. [43] [44] [45]

Кроме того, было показано , что структура (или топология) сигнальных путей играет важную роль в устойчивости к генетическим нарушениям. [46] Самоусиление деградации долгое время было примером устойчивости в системной биологии . [47] Сходным образом, устойчивость формирования дорсовентрального паттерна у многих видов возникает из сбалансированных механизмов челночной деградации, участвующих в передаче сигналов BMP . [48] [49] [50]

Эволюционные последствия [ править ]

Поскольку организмы постоянно подвергаются генетическим и негенетическим нарушениям, устойчивость важна для обеспечения стабильности фенотипов . Кроме того, при балансе мутации и отбора мутационная устойчивость может позволить скрытым генетическим вариациям накапливаться в популяции. Будучи фенотипически нейтральными в стабильной среде, эти генетические различия могут быть выявлены как различия признаков в зависимости от среды (см. Эволюционная емкость ), что позволяет выражать большее количество наследственных фенотипов в популяциях, находящихся в изменчивой среде. [51]

Быть устойчивым может даже быть предпочтительным в ущерб общей приспособленности как эволюционно стабильной стратегии (также называемой выживанием самых плоских). [52] Высокая, но узкая вершина фитнес-ландшафта обеспечивает высокую физическую форму, но низкую устойчивость, поскольку большинство мутаций приводят к значительной потере физической формы. Высокая частота мутаций может способствовать популяции с более низкими, но более широкими пиками приспособленности. Более важные биологические системы также могут иметь больший выбор по устойчивости, поскольку снижение функции более вредно для приспособленности . [53] Мутационная устойчивость считается одним из факторов теоретического формирования вирусных квазивидов .

Каждый кружок представляет функциональный вариант гена, а линии представляют точечные мутации между ними. Светлые области сетки имеют низкую приспособленность , темные области имеют высокую приспособленность. ( а ) У белых кругов мало нейтральных соседей, у черных кругов много. Светлые области сетки не содержат кружков, потому что эти последовательности плохо приспособлены. ( б ) Внутри нейтральной сети прогнозируется эволюция населения к центру и от «скал пригодности» (темные стрелки).

Эмерджентная мутационная устойчивость [ править ]

См. Также: Нейтральная сеть

Естественный отбор может прямо или косвенно выбирать устойчивость. Когда частота мутаций высока, а размер популяции велик, прогнозируется, что популяции будут перемещаться в более плотно связанные регионы нейтральной сети, поскольку менее устойчивые варианты имеют меньше выживших мутантных потомков. [54] Условия, при которых отбор может действовать для прямого увеличения мутационной устойчивости таким образом, являются ограничительными, и поэтому считается, что такой отбор ограничивается только несколькими вирусами [55] и микробами [56], имеющими большие размеры популяции и высокий уровень мутаций. тарифы. Такая возникающая устойчивость наблюдалась в экспериментальной эволюциицитохром P450s [57] и B-лактамаза . [58] И наоборот, мутационная устойчивость может развиться как побочный продукт естественного отбора устойчивости к возмущениям окружающей среды. [59] [60] [61] [62] [63]

Надежность и развиваемость [ править ]

Смотрите также: Эволюционируемость и канализация (генетика)

Считается, что мутационная устойчивость оказывает негативное влияние на эволюционируемость, поскольку снижает мутационную доступность различных наследуемых фенотипов для одного генотипа и уменьшает селективные различия в генетически разнообразной популяции. [ необходима цитата ] Однако, как ни странно, была выдвинута гипотеза, что фенотипическая устойчивость к мутациям может фактически увеличить темп наследственной фенотипической адаптации, если рассматривать ее в течение более длительных периодов времени. [64] [65] [66] [67]

Одна из гипотез о том, как устойчивость способствует эволюционированию в бесполых популяциях, заключается в том, что связанные сети фитнес-нейтральных генотипов приводят к мутационной устойчивости, которая, уменьшая доступность новых наследственных фенотипов в короткие сроки, в течение более длительных периодов времени, нейтральные мутации и генетический дрейф вызывают популяцию распространены по более широкой нейтральной сети в пространстве генотипов. [68] Это генетическое разнообразие дает популяции мутационный доступ к большему количеству различных наследуемых фенотипов, которые могут быть получены из разных точек нейтральной сети. [64] [65] [67] [69] [70] [71] [72]Однако этот механизм может быть ограничен фенотипами, зависящими от одного генетического локуса; Что касается полигенных признаков, то генетическое разнообразие в бесполых популяциях существенно не увеличивает эволюционируемость. [73]

В случае белков устойчивость способствует эволюционированию в виде избыточной свободной энергии сворачивания . [74] Поскольку большинство мутаций снижают стабильность, избыточная свободная энергия сворачивания позволяет переносить мутации, которые благоприятствуют активности, но в противном случае дестабилизируют белок.

В сексуальных популяциях устойчивость приводит к накоплению скрытых генетических вариаций с высоким эволюционным потенциалом. [75] [76]

Эволюционируемость может быть высокой, когда устойчивость является обратимой, а эволюционная емкость позволяет переключаться между высокой устойчивостью в большинстве случаев и низкой устойчивостью во время стресса. [77]

Методы и модельные системы [ править ]

Есть много систем, которые использовались для изучения устойчивости. Модели in silico использовались для моделирования вторичной структуры РНК , моделей белковой решетки или генных сетей . Экспериментальные системы для отдельных генов включают ферментативную активность цитохрома P450 , [57] В-лактамазы , [58] РНК - полимеразы , [13] и LacI [13] все были использованы. Устойчивость всего организма была исследована в отношении пригодности вируса РНК , [10] бактериального хемотаксиса , приспособленности дрозофилы , [15]сеть полярности сегментов, нейрогенная сеть и градиент морфогенетического белка костей , приспособленность C. elegans [14] и развитие вульвы , а также циркадные часы млекопитающих . [9]

См. Также [ править ]

  • Распределение фитнес-эффектов
  • Эволюционируемость
  • Канализация
  • Нейтральная сеть (эволюция)
  • Эпистаз
  • Эволюционная емкость
  • Фитнес-пейзаж
  • Эволюционная биология развития

Ссылки [ править ]

  1. ^ Китано, Хироаки (2004). «Биологическая устойчивость». Природа Обзоры Генетики . 5 (11): 826–37. DOI : 10.1038 / nrg1471 . PMID  15520792 . S2CID  7644586 .
  2. ^ Стеллинг, Йорг; Зауэр, Уве; Салласи, Золтан; Дойл, Фрэнсис Дж .; Дойл, Джон (2004). «Робастность клеточных функций». Cell . 118 (6): 675–85. DOI : 10.1016 / j.cell.2004.09.008 . PMID 15369668 . S2CID 14214978 .  
  3. ^ Феликс, Массачусетс; Вагнер, А (2006). «Устойчивость и эволюция: концепции, идеи и проблемы из системы модели развития» . Наследственность . 100 (2): 132–40. DOI : 10.1038 / sj.hdy.6800915 . PMID 17167519 . 
  4. Перейти ↑ Waddington, CH (1942). «Канализация развития и наследование приобретенных характеров». Природа . 150 (3811): 563–5. Bibcode : 1942Natur.150..563W . DOI : 10.1038 / 150563a0 . S2CID 4127926 . 
  5. ^ Де Виссер, JA; Hermisson, J; Вагнер, ГП; Ансель Мейерс, L; Багери-Чайчян, H; Blanchard, JL; Чао, L; Cheverud, JM; и другие. (2003). «Перспектива: эволюция и обнаружение генетической устойчивости» . Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 57 (9): 1959–72. DOI : 10.1111 / j.0014-3820.2003.tb00377.x . JSTOR 3448871 . PMID 14575319 . S2CID 221736785 .   
  6. ^ Фернандес-Леон, Хосе А. (2011). «Развивающиеся когнитивно-поведенческие зависимости в расположенных агентов для поведенческой устойчивости». Биосистемы . 106 (2–3): 94–110. DOI : 10.1016 / j.biosystems.2011.07.003 . PMID 21840371 . 
  7. ^ Фернандес-Леон, Хосе А. (2011). «Поведенческая устойчивость: связь между распределенными механизмами и связанной переходной динамикой». Биосистемы . 105 (1): 49–61. DOI : 10.1016 / j.biosystems.2011.03.006 . PMID 21466836 . 
  8. ^ Фернандес-Леон, Хосе А. (2011). «Развитие устойчивого поведения, зависящего от опыта, у воплощенных агентов». Биосистемы . 103 (1): 45–56. DOI : 10.1016 / j.biosystems.2010.09.010 . PMID 20932875 . 
  9. ^ а б Вагнер А (2005). Устойчивость и эволюционируемость живых систем . Принстонские исследования в сложности. Издательство Принстонского университета. ISBN 0-691-12240-7.[ требуется страница ]
  10. ^ a b c Санхуан, Р. (27 июня 2010 г.). «Эффекты мутационной пригодности в РНК и одноцепочечных ДНК-вирусах: общие закономерности, выявленные исследованиями сайт-направленного мутагенеза» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 365 (1548): 1975–82. DOI : 10,1098 / rstb.2010.0063 . PMC 2880115 . PMID 20478892 .  
  11. ^ Эйр-Уокер, A; Кейтли, PD (август 2007 г.). «Распределение фитнес-эффектов новых мутаций». Природа Обзоры Генетики . 8 (8): 610–8. DOI : 10.1038 / nrg2146 . PMID 17637733 . S2CID 10868777 .  
  12. ^ а б Хиетпас, RT; Дженсен, JD; Болонь Д.Н. (10 мая 2011 г.). «Экспериментальное освещение фитнес-ландшафта» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (19): 7896–901. Bibcode : 2011PNAS..108.7896H . DOI : 10.1073 / pnas.1016024108 . PMC 3093508 . PMID 21464309 .  
  13. ^ a b c Guo, HH; Чо, Дж; Лоеб, штат Луизиана (22 июня 2004 г.). «Устойчивость белков к случайной замене аминокислот» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (25): 9205–10. Bibcode : 2004PNAS..101.9205G . DOI : 10.1073 / pnas.0403255101 . PMC 438954 . PMID 15197260 .  
  14. ^ а б Дэвис, EK; Peters, AD; Кейтли, PD (10 сентября 1999 г.). «Высокая частота скрытых вредных мутаций у Caenorhabditis elegans». Наука . 285 (5434): 1748–1751. DOI : 10.1126 / science.285.5434.1748 . PMID 10481013 . 
  15. ^ а б Баба, Т; Крыса; Hasegawa, M; Takai, Y; Окумура, Y; Баба, М; Даценко К.А.; Томита, М; Ваннер, Б.Л .; Мори, Х (2006). «Конструирование Escherichia coli K-12 в рамке считывания, нокаут-мутантов по одному гену: коллекция Keio» . Молекулярная системная биология . 2 (1): 2006.0008. DOI : 10.1038 / msb4100050 . PMC 1681482 . PMID 16738554 .  
  16. ^ Bressloff, Пол С. (2014-08-22). Стохастические процессы в клеточной биологии . Чам. ISBN 978-3-319-08488-6. OCLC  889941610 .
  17. ^ Elowitz, MB (2002-08-16). «Стохастическая экспрессия гена в отдельной клетке». Наука . 297 (5584): 1183–1186. Bibcode : 2002Sci ... 297.1183E . DOI : 10.1126 / science.1070919 . PMID 12183631 . S2CID 10845628 .  
  18. ^ Блейк, Уильям Дж .; Корн, Мадс; Cantor, Charles R .; Коллинз, Дж. Дж. (Апрель 2003 г.). «Шум в экспрессии эукариотических генов». Природа . 422 (6932): 633–637. Bibcode : 2003Natur.422..633B . DOI : 10,1038 / природа01546 . PMID 12687005 . S2CID 4347106 .  
  19. ^ Bengtsson, M .; Стольберг, А; Рорсман, П; Кубиста, М (16 сентября 2005 г.). «Профили экспрессии генов в отдельных клетках островков Лангерганса поджелудочной железы выявляют логнормальное распределение уровней мРНК» . Геномные исследования . 15 (10): 1388–1392. DOI : 10.1101 / gr.3820805 . PMC 1240081 . PMID 16204192 .  
  20. ↑ Бил, Джейкоб (1 июня 2017 г.). «Биохимическая сложность вызывает логарифмически нормальные вариации генетической экспрессии» . Инженерная биология . 1 (1): 55–60. DOI : 10.1049 / enb.2017.0004 . S2CID 31138796 . 
  21. ^ Гу, Z; Steinmetz, LM; Гу, Х; Шарфе, С; Дэвис, RW; Ли, WH (2 января 2003 г.). «Роль повторяющихся генов в генетической устойчивости против нулевых мутаций». Природа . 421 (6918): 63–6. Bibcode : 2003Natur.421 ... 63G . DOI : 10,1038 / природа01198 . PMID 12511954 . S2CID 4348693 .  
  22. ^ Кауфман, Кеннет Дж; Пракаш, Пурушарт; Эдвардс, Джереми S (октябрь 2003 г.). «Достижения в анализе баланса потоков». Текущее мнение в области биотехнологии . 14 (5): 491–496. DOI : 10.1016 / j.copbio.2003.08.001 . PMID 14580578 . 
  23. ^ Nam, H; Льюис, штат Невада; Лерман, JA; Ли, DH; Чанг, Р.Л .; Kim, D; Палссон, Б.О. (31 августа 2012 г.). «Сетевой контекст и выбор в эволюции к ферментной специфичности» . Наука . 337 (6098): 1101–4. Bibcode : 2012Sci ... 337.1101N . DOI : 10.1126 / science.1216861 . PMC 3536066 . PMID 22936779 .  
  24. ^ Кракауэр, округ Колумбия; Плоткин, Дж.Б. (5 февраля 2002 г.). «Избыточность, анти-избыточность и надежность геномов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (3): 1405–9. Bibcode : 2002PNAS ... 99.1405K . DOI : 10.1073 / pnas.032668599 . PMC 122203 . PMID 11818563 .  
  25. ^ Таверна, DM; Гольдштейн, РА (18 января 2002 г.). «Почему белки так устойчивы к сайт-мутациям?». Журнал молекулярной биологии . 315 (3): 479–84. DOI : 10.1006 / jmbi.2001.5226 . PMID 11786027 . 
  26. ^ Токурики, N; Тауфик, Д.С. (октябрь 2009 г.). «Эффекты стабильности мутаций и эволюционируемости белков». Текущее мнение в структурной биологии . 19 (5): 596–604. DOI : 10.1016 / j.sbi.2009.08.003 . PMID 19765975 . 
  27. ^ Мейергуз, L; Клейнберг, Дж; Эльбер, Р. (10 июля 2007 г.). «Сеть потока последовательностей между белковыми структурами» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (28): 11627–32. Bibcode : 2007PNAS..10411627M . DOI : 10.1073 / pnas.0701393104 . PMC 1913895 . PMID 17596339 .  
  28. ^ Карплуса, M (17 июня 2011). «За схемой складной воронки». Природа Химическая биология . 7 (7): 401–4. DOI : 10,1038 / nchembio.565 . PMID 21685880 . 
  29. ^ Токурики, N; Stricher, F; Schymkowitz, J; Серрано, L; Тауфик, Д.С. (22 июня 2007 г.). «Эффекты стабильности протеиновых мутаций, по-видимому, универсальны». Журнал молекулярной биологии . 369 (5): 1318–32. DOI : 10.1016 / j.jmb.2007.03.069 . PMID 17482644 . 
  30. ^ Шахнович, Б.Е .; Дела, E; Делиси, С; Шахнович, E (март 2005 г.). «Структура белка и история эволюции определяют топологию пространства последовательностей» . Геномные исследования . 15 (3): 385–92. arXiv : q-bio / 0404040 . DOI : 10.1101 / gr.3133605 . PMC 551565 . PMID 15741509 .  
  31. ^ Монселье, E; Chiti, F (август 2007 г.). «Предотвращение амилоидоподобной агрегации как движущей силы эволюции белка» . EMBO Reports . 8 (8): 737–42. DOI : 10.1038 / sj.embor.7401034 . PMC 1978086 . PMID 17668004 .  
  32. Перейти ↑ Fink, AL (1998). «Агрегация белков: складчатые агрегаты, тельца включения и амилоид» . Складывание и дизайн . 3 (1): R9–23. DOI : 10.1016 / s1359-0278 (98) 00002-9 . PMID 9502314 . 
  33. ^ Ричардсон, JS; Ричардсон, округ Колумбия (5 марта 2002 г.). «Природные белки с бета-слоями используют негативный дизайн, чтобы избежать агрегации от края до края» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (5): 2754–9. Bibcode : 2002PNAS ... 99.2754R . DOI : 10.1073 / pnas.052706099 . PMC 122420 . PMID 11880627 .  
  34. ^ Мюллер М., Эллисон JR, Hongdilokkul N, Gaillon л, Касты Р, ван Gunsteren WF, Мольер Р, Hilvert D (2013). «Направленная эволюция примордиального модельного фермента дает представление о развитии генетического кода» . PLOS Genetics . 9 (1): e1003187. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1003187 . PMC 3536711 . PMID 23300488 .  
  35. ^ Фирнберг, E; Остермайер, М. (август 2013 г.). «Генетический код сдерживает, но способствует дарвиновской эволюции» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (15): 7420–8. DOI : 10.1093 / NAR / gkt536 . PMC 3753648 . PMID 23754851 .  
  36. ^ а б Лагха, Муниа; Bothma, Jacques P .; Левин, Майкл (2012). «Механизмы точности транскрипции в развитии животных» . Тенденции в генетике . 28 (8): 409–416. DOI : 10.1016 / j.tig.2012.03.006 . PMC 4257495 . PMID 22513408 .  
  37. ^ Перри, Майкл В .; Boettiger, Alistair N .; Bothma, Jacques P .; Левин, Майкл (2010). «Усилители теней способствуют устойчивости гаструляции дрозофилы» . Текущая биология . 20 (17): 1562–1567. DOI : 10.1016 / j.cub.2010.07.043 . PMC 4257487 . PMID 20797865 .  
  38. ^ Zeitlinger, Джулия; Старк, Александр; Келлис, Манолис; Хонг, Чжон-Ву; Нечаев, Сергей; Адельман, Карен; Левин, Майкл; Янг, Ричард А. (11 ноября 2007 г.). «РНК-полимераза останавливается на генах контроля развития в эмбрионе Drosophila melanogaster» . Генетика природы . 39 (12): 1512–1516. DOI : 10.1038 / ng.2007.26 . PMC 2824921 . PMID 17994019 .  
  39. ^ Ниен, Чун-И; Лян, Сяо-Лань; Мясник, Стивен; Солнце, Юцзя; Фу, Шэнбо; Гоча, Тензин; Киров, Николай; Манак, Дж. Роберт; Рашлоу, Кристина; Барш, Грегори С. (20 октября 2011 г.). «Временная координация генных сетей по Zelda в раннем эмбрионе дрозофилы» . PLOS Genetics . 7 (10): e1002339. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1002339 . PMC 3197689 . PMID 22028675 .  
  40. ^ Мората, Хинес; Риполл, Педро (1975). «Минуты: мутанты дрозофилы, автономно влияющие на скорость деления клеток». Биология развития . 42 (2): 211–221. DOI : 10.1016 / 0012-1606 (75) 90330-9 . PMID 1116643 . 
  41. ^ Клаверия, Кристина; Джовинаццо, Джованна; Сьерра, Росио; Торрес, Мигель (10 июля 2013 г.). «Myc-управляемая конкуренция эндогенных клеток в раннем эмбрионе млекопитающих». Природа . 500 (7460): 39–44. Bibcode : 2013Natur.500 ... 39С . DOI : 10,1038 / природа12389 . PMID 23842495 . S2CID 4414411 .  
  42. ^ Санчо, Маргарида; Ди-Грегорио, Аида; Джордж, Нэнси; Поцци, Сара; Санчес, Хуан Мигель; Пернауте, Барбара; Родригес, Тристан А. (2013). «Конкурентные взаимодействия устраняют неподходящие эмбриональные стволовые клетки в начале дифференциации» . Клетка развития . 26 (1): 19–30. DOI : 10.1016 / j.devcel.2013.06.012 . PMC 3714589 . PMID 23867226 .  
  43. ^ Сюн, Фэнчжу; Tentner, Andrea R .; Хуанг, Пэн; Гелас, Арно; Mosaliganti, Kishore R .; Сухайт, Лидия; Ранну, Николас; Суинберн, Ян А .; Obholzer, Nikolaus D .; Cowgill, Paul D .; Шиер, Александр Ф. (2013). «Определенные нейронные предшественники сортируются для формирования острых доменов после шумной передачи сигналов Shh» . Cell . 153 (3): 550–561. DOI : 10.1016 / j.cell.2013.03.023 . PMC 3674856 . PMID 23622240 .  
  44. ^ Akieda, Yuki; Огамино, Шохей; Фуруи, Хиронобу; Иситани, Сидзука; Акиёси, Рютаро; Ногами, Джумпеи; Масуда, Такамаса; Симидзу, Нобуюки; Окава, Ясуюки; Ишитани, Тору (17 октября 2019 г.). «Конкуренция клеток корректирует шумные градиенты морфогена Wnt для достижения надежного формирования паттерна в эмбрионе рыбок данио» . Nature Communications . 10 (1): 4710. Bibcode : 2019NatCo..10.4710A . DOI : 10.1038 / s41467-019-12609-4 . PMC 6797755 . PMID 31624259 .  
  45. ^ Кесаван, Gokul; Ганс, Стефан; Бренд, Майкл (2019). «Пластичность клеточной судьбы, адгезия и сортировка клеток дополняют друг друга, устанавливая четкую границу между средним мозгом и задним мозгом» . bioRxiv . DOI : 10.1101 / 857870 . PMID 32439756 . 
  46. ↑ Эльдар, Авигдор; Розин, Далия; Шило, Бен-Цион; Баркай, Наама (2003). «Самоусиление деградации лиганда лежит в основе устойчивости морфогенных градиентов». Клетка развития . 5 (4): 635–646. DOI : 10.1016 / S1534-5807 (03) 00292-2 . PMID 14536064 . 
  47. ^ Ибаньес, Марта; Бельмонте, Хуан Карлос Изписуа (25 марта 2008 г.). «Теоретические и экспериментальные подходы к пониманию градиентов морфогенов» . Молекулярная системная биология . 4 (1): 176. DOI : 10.1038 / msb.2008.14 . PMC 2290935 . PMID 18364710 .  
  48. ↑ Эльдар, Авигдор; Дорфман, Руслан; Вайс, Даниэль; Эш, Хилари; Шило, Бен-Цион; Баркай, Наама (сентябрь 2002 г.). «Устойчивость градиента морфогена BMP в формировании эмбрионального паттерна дрозофилы». Природа . 419 (6904): 304–308. Bibcode : 2002Natur.419..304E . DOI : 10,1038 / природа01061 . PMID 12239569 . S2CID 4397746 .  
  49. ^ Genikhovich, Григорий; Фрид, Патрик; Прюнстер, М. Мандела; Schinko, Johannes B .; Жиль, Анна Ф .; Фредман, Дэвид; Мейер, Карин; Ибер, Дагмар; Технау, Ульрих (2015). «Формирование осей посредством BMP: Книдарианская сеть выявляет эволюционные ограничения» . Сотовые отчеты . 10 (10): 1646–1654. DOI : 10.1016 / j.celrep.2015.02.035 . PMC 4460265 . PMID 25772352 .  
  50. ^ Al Asafen, Hadel; Bandodkar, Prasad U .; Каррелл-Ноэль, София; Ривз, Грегори Т. (19.08.2019). «Устойчивость градиента дорсального морфогена по отношению к дозировке морфогена» . DOI : 10.1101 / 739292 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  51. ^ Masel J Сигал ML (2009). «Устойчивость: механизмы и последствия» . Тенденции в генетике . 25 (9): 395–403. DOI : 10.1016 / j.tig.2009.07.005 . PMC 2770586 . PMID 19717203 .  
  52. ^ Wilke, Колорадо; Wang, JL; Ofria, C; Ленский, Р. Э .; Адами, К. (19 июля 2001 г.). «Эволюция цифровых организмов с высоким уровнем мутаций приводит к выживанию самых плоских». Природа . 412 (6844): 331–3. Bibcode : 2001Natur.412..331W . DOI : 10.1038 / 35085569 . PMID 11460163 . S2CID 1482925 .  
  53. ↑ Ван Дейк; Ван Мурик, Саймон; Ван Хэм, Роланд CHJ; и другие. (2012). «Мутационная устойчивость генных регуляторных сетей» . PLOS ONE . 7 (1): e30591. Bibcode : 2012PLoSO ... 730591V . DOI : 10.1371 / journal.pone.0030591 . PMC 3266278 . PMID 22295094 .  
  54. ^ ван Нимвеген E, Кратчфилд JP, Huynen M (1999). «Нейтральная эволюция мутационной устойчивости» . PNAS . 96 (17): 9716–9720. arXiv : adap-org / 9903006 . Bibcode : 1999PNAS ... 96.9716V . DOI : 10.1073 / pnas.96.17.9716 . PMC 22276 . PMID 10449760 .  
  55. ^ Монтвилл R, R Фруассар, переопределять СК, Tenaillon О, Тернер ПЭ (2005). «Эволюция мутационной устойчивости в РНК-вирусе» . PLOS Биология . 3 (11): 1939–1945. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0030381 . PMC 1275523 . PMID 16248678 .  
  56. ^ Masel J, Maughan H; Maughan (2007). «Мутации, ведущие к потере способности к споруляции у Bacillus subtilis, достаточно часты, чтобы способствовать генетической канализации» . Генетика . 175 (1): 453–457. DOI : 10.1534 / genetics.106.065201 . PMC 1775008 . PMID 17110488 .  
  57. ^ а б Блум, JD; Lu, Z; Чен, Д; Раваль, А; Вентурелли, О.С.; Арнольд, FH (17 июля 2007 г.). «Эволюция способствует устойчивости белков к мутациям в достаточно больших популяциях» . BMC Biology . 5 : 29. arXiv : 0704.1885 . Bibcode : 2007arXiv0704.1885B . DOI : 10.1186 / 1741-7007-5-29 . PMC 1995 189 . PMID 17640347 .  
  58. ^ a b Берштейн, Шимон; Гольдин, Корина; Тауфик, Дэн С. (июнь 2008 г.). «Интенсивные нейтральные дрейфы дают надежные и эволюционирующие консенсусные белки». Журнал молекулярной биологии . 379 (5): 1029–1044. DOI : 10.1016 / j.jmb.2008.04.024 . PMID 18495157 . 
  59. ^ Meiklejohn CD, Hartl DL (2002). «Единый режим канализации». Тенденции в экологии и эволюции . 17 (10): 468–473. DOI : 10.1016 / s0169-5347 (02) 02596-X .
  60. ^ Ансель LW, Fontana W (2000). «Пластичность, эволюционируемость и модульность в РНК». Журнал экспериментальной зоологии . 288 (3): 242–283. DOI : 10.1002 / 1097-010X (20001015) 288: 3 <242 :: АИД-JEZ5> 3.0.CO; 2-О . PMID 11069142 . 
  61. ^ Сёллёши GJ, Derényi I (2009). «Конгруэнтная эволюция генетической и экологической устойчивости микро-РНК». Молекулярная биология и эволюция . 26 (4): 867–874. arXiv : 0810.2658 . DOI : 10.1093 / molbev / msp008 . PMID 19168567 . S2CID 8935948 .  
  62. ^ Wagner GP, стенд G, Bagheri-Chaichian H (1997). «Популяционно-генетическая теория канализации». Эволюция . 51 (2): 329–347. DOI : 10.2307 / 2411105 . JSTOR 2411105 . PMID 28565347 .  
  63. ^ Ленер B (2010). «Гены придают аналогичную устойчивость экологическим, стохастическим и генетическим возмущениям в дрожжах» . PLOS ONE . 5 (2): 468–473. Bibcode : 2010PLoSO ... 5.9035L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0009035 . PMC 2815791 . PMID 20140261 .  
  64. ^ a b Драги, Джереми А .; Парсонс, Тодд Л .; Wagner, Günter P .; Плоткин, Джошуа Б. (2010). «Мутационная устойчивость может облегчить адаптацию» . Природа . 463 (7279): 353–5. Bibcode : 2010Natur.463..353D . DOI : 10,1038 / природа08694 . PMC 3071712 . PMID 20090752 .  
  65. ^ a b Вагнер А. (2008). «Устойчивость и эволюционируемость: парадокс разрешен» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 275 (1630): 91–100. DOI : 10.1098 / rspb.2007.1137 . JSTOR 25249473 . PMC 2562401 . PMID 17971325 .   
  66. ^ Masel J, Trotter М.В. (2010). «Надежность и эволюционируемость» . Тенденции в генетике . 26 (9): 406–414. DOI : 10.1016 / j.tig.2010.06.002 . PMC 3198833 . PMID 20598394 .  
  67. ^ а б Алдана; Balleza, E; Кауфман, S; Ресендиз, О; и другие. (2007). «Устойчивость и возможность эволюции в генетических регуляторных сетях». Журнал теоретической биологии . 245 (3): 433–448. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2006.10.027 . PMID 17188715 . 
  68. ^ Эбнер, Марк; Шеклтон, Марк; Шипман, Роб (2001). «Как нейтральные сети влияют на эволюционируемость». Сложность . 7 (2): 19–33. Bibcode : 2001Cmplx ... 7b..19E . DOI : 10.1002 / cplx.10021 .
  69. ^ Бабаджиде; Хофакер, Иллинойс; Сиппл, MJ; Стадлер, П.Ф .; и другие. (1997). «Нейтральные сети в белковом пространстве: вычислительное исследование, основанное на потенциалах средней силы, основанных на знаниях» . Складывание и дизайн . 2 (5): 261–269. DOI : 10.1016 / s1359-0278 (97) 00037-0 . PMID 9261065 . 
  70. ^ ван Нимвеген и Кратчфилд (2000). «Метастабильная эволюционная динамика: преодоление барьеров пригодности или побег нейтральными путями?». Вестник математической биологии . 62 (5): 799–848. arXiv : adap-org / 9907002 . DOI : 10,1006 / bulm.2000.0180 . PMID 11016086 . S2CID 17930325 .  
  71. ^ Ciliberti; и другие. (2007). «Инновации и надежность в сложных регуляторных генных сетях» . Труды Национальной академии наук США . 104 (34): 13591–13596. Bibcode : 2007PNAS..10413591C . DOI : 10.1073 / pnas.0705396104 . PMC 1959426 . PMID 17690244 .  
  72. ^ Андреас Вагнер (2008). «Нейтрализм и селекционизм: сетевое примирение» (PDF) . Природа Обзоры Генетики . 9 (12): 965–974. DOI : 10.1038 / nrg2473 . PMID 18957969 . S2CID 10651547 .   
  73. ^ Rajon, E .; Масел, Дж. (18 января 2013 г.). «Компенсаторная эволюция и истоки инноваций» . Генетика . 193 (4): 1209–1220. DOI : 10.1534 / genetics.112.148627 . PMC 3606098 . PMID 23335336 .  
  74. ^ Блум; и другие. (2006). «Стабильность белка способствует эволюционируемости» . Труды Национальной академии наук . 103 (15): 5869–74. Bibcode : 2006PNAS..103.5869B . DOI : 10.1073 / pnas.0510098103 . PMC 1458665 . PMID 16581913 .  
  75. Перейти ↑ Waddington CH (1957). Стратегия генов . Джордж Аллен и Анвин.
  76. ^ Masel, J. (30 декабря 2005). «Скрытые генетические вариации обогащаются для потенциальных адаптаций» . Генетика . 172 (3): 1985–1991. DOI : 10.1534 / genetics.105.051649 . PMC 1456269 . PMID 16387877 .  
  77. ^ Masel, J (30 сентября 2013). «Вопросы и ответы: эволюционная емкость» . BMC Biology . 11 : 103. DOI : 10.1186 / 1741-7007-11-103 . PMC 3849687 . PMID 24228631 .