3
การประยุกต์ใช้ q̄m, σm และ vm เพื่อทำนายการสูญเสียข้อมูล
HYC-1979 Lesson 3: Error Threshold and Early Replicative Units
00:00

ภายในกรอบแนวคิดของ quasispecies และการจัดระเบียบแบบคงที่ การคงอยู่ของลำดับที่มีความหมายถูกทำนายได้จากผลคูณ q̄ₘvₘ σₘปริมาณเดียวนี้รวมความแม่นยำในการคัดลอก ความได้เปรียบในการคัดเลือก และความยาวลำดับเข้าเป็นกฎการตัดสินใจสำหรับการรักษาข้อมูล

เส้นโค้งเสถียรภาพของเกณฑ์ความผิดพลาด ความยาวที่รักษาได้ vₘ เทียบกับความแม่นยำในการคัดลอกต่อสัญลักษณ์ q̄ₘ สำหรับ σₘ = 10, 100 และ 1000 0.995 0.996 0.997 0.998 0.999 1.000 0 2000 4000 6000 8000 q̄ₘ (ความแม่นยำในการคัดลอกต่อสัญลักษณ์) vₘ (ความยาวที่รักษาได้) vₘₐₓ = ln σₘ / (1 − q̄ₘ) σₘ = 10 σₘ = 100 σₘ = 1000 ข้อมูลสูญเสีย เหนือทุกเส้นโค้ง คงไว้ ใต้ทุกเส้นโค้ง เกณฑ์การตัดสินใจ q̄ₘvₘ σₘ > 1 คงไว้ q̄ₘvₘ σₘ = 1 ขอบเขต q̄ₘvₘ σₘ < 1 สูญเสีย บริเวณ สูญเสียสำหรับทุก σₘ ขึ้นอยู่กับ σₘ คงไว้สำหรับทุก σₘ การตรวจสอบตัวอย่าง σₘ = 100, q̄ₘ = 0.999 vₘ = 4000 → 1.8 > 1 คงไว้ vₘ = 5000 → 0.67 < 1 สูญเสีย

แนวคิดหลัก

  • q̄ₘ คือความแม่นยำในการคัดลอกเฉลี่ยต่อสัญลักษณ์หรือนิวคลีโอไทด์ ความน่าจะเป็นในการคัดลอกลำดับ vₘ สัญลักษณ์ทั้งหมดอย่างแม่นยำคือ q̄ₘvₘดังนั้นบทลงโทษด้านความแม่นยำจึงเพิ่มขึ้นแบบเอกซ์โพเนนเชียลตามความยาวลำดับ
  • σₘ คือความได้เปรียบในการคัดเลือกของลำดับที่มีความหมายเหนือ mutant ของมัน σₘ ที่ใหญ่ขึ้นจะเพิ่มภาระการกลายพันธุ์ที่ยอมรับได้และอนุญาตให้รักษาลำดับที่ยาวขึ้นได้
  • vₘ คือความยาวลำดับหรือจำนวนสัญลักษณ์ที่ต้องรักษาไว้ vₘ ที่ยาวขึ้นจะเพิ่มเป้าหมายการกลายพันธุ์และลดอัตราความผิดพลาดต่อสัญลักษณ์สูงสุดที่ยอมรับได้

เกณฑ์การตัดสินใจ

รักษาข้อมูลไว้หาก q̄ₘvₘ σₘ > 1สูญเสียข้อมูลหาก q̄ₘvₘ σₘ < 1ความเท่ากันกำหนดขอบเขตเกณฑ์ความผิดพลาด สำหรับ q̄ₘ ใกล้ 1 ความยาวสูงสุดที่รักษาได้มีค่าประมาณ vₘₐₓ ≈ ln σₘ / (1 − q̄ₘ)แสดงให้เห็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความแม่นยำ ความได้เปรียบในการคัดเลือก และความยาว

ตัวอย่าง

สำหรับ σₘ = 100 และ q̄ₘ = 0.999, vₘₐₓ ≈ สัญลักษณ์ ลำดับที่มี vₘ = 4000 ให้ q̄ₘvₘ σₘ ≈ ดังนั้นข้อมูลจึงถูกคงไว้ ลำดับที่มี vₘ = 5000 ให้ q̄ₘvₘ σₘ ≈ ดังนั้นข้อมูลจึงสูญเสียไป

สมมติฐานและข้อจำกัด

การทำนายนี้ใช้กับลำดับที่มีความหมายแบบเด่นภายใต้การจัดระเบียบแบบคงที่และไม่มีการรวมตัวใหม่หรือการแบ่งเป็นคอมพาร์ตเมนต์ มันทำนายการคลายตำแหน่งของ quasispecies มากกว่าการเสื่อมสลายทางกายภาพ q̄ₘ ที่สูงขึ้น σₘ ที่สูงขึ้น หรือ vₘ ที่สั้นลงส่งเสริมการคงอยู่ ส่วน q̄ₘ ที่ต่ำลง การคัดเลือกที่อ่อนลง หรือ vₘ ที่ยาวขึ้นส่งเสริมการสูญเสีย

ข้อค้นพบเกี่ยวกับเกณฑ์ความผิดพลาด
ผลคูณ q̄ₘvₘ σₘ ไม่ใช่เพียงคะแนน แต่เป็นเกณฑ์ เมื่อมันลดลงต่ำกว่า 1 การคัดเลือกไม่สามารถยึดลำดับไวลด์ไทป์ไว้ต่อสู้กับเมฆของ mutant ได้อีกต่อไป และประชากรจะคลายตำแหน่งในปริภูมิลำดับ