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

ภายในกรอบแนวคิด quasi species และการจัดองค์กรคงที่ การคงอยู่ของลำดับที่มีความหมายสามารถทำนายได้จากผลคูณ q̄ₘvₘ σₘ ปริมาณเดียวนี้รวมความแม่นยำในการคัดลอก ข้อได้เปรียบจากการคัดเลือก และความยาวลำดับเข้าเป็นกฎการตัดสินใจสำหรับการคงไว้ซึ่งข้อมูล

เส้นโค้งเสถียรภาพของเกณฑ์ความผิดพลาดความยาวที่รักษาไว้ได้ vₘ เทียบกับความแม่นยำการคัดลอกต่อสัญลักษณ์ q̄ₘ สำหรับ σₘ = 10, 100 และ 10000.9950.9960.9970.9980.9991.00002000400060008000q̄ₘ (ความแม่นยำการคัดลอกต่อสัญลักษณ์)vₘ (ความยาวที่รักษาไว้ได้)vₘₐₓ = ln σₘ / (1 − q̄ₘ)σₘ = 10σₘ = 100σₘ = 1000ข้อมูลสูญหายเหนือเส้นโค้งทุกเส้นคงไว้ได้ใต้เส้นโค้งทุกเส้นเกณฑ์การตัดสินใจq̄ₘvₘ σₘ > 1คงไว้q̄ₘvₘ σₘ = 1ขอบเขตq̄ₘvₘ σₘ < 1สูญหายภูมิภาคสูญหายสำหรับทุก σₘขึ้นอยู่กับ σₘคงไว้ได้สำหรับทุก σₘตัวอย่างการตรวจสอบσₘ = 100, q̄ₘ = 0.999vₘ = 4000 → 1.8 > 1คงไว้ได้vₘ = 5000 → 0.67 < 1สูญหาย

แนวคิดหลัก

  • q̄ₘ คือความแม่นยำการคัดลอกเฉลี่ยต่อสัญลักษณ์หรือนิวคลีโอไทด์ ความน่าจะเป็นในการคัดลอกลำดับทั้งหมดที่มี vₘ สัญลักษณ์อย่างแม่นยำคือ q̄ₘvₘ ดังนั้นบทลงโทษด้านความแม่นยำจะเพิ่มขึ้นแบบเอกซ์โพเนนเชียลตามความยาวลำดับ
  • σₘ คือข้อได้เปรียบจากการคัดเลือกของลำดับที่มีความหมายเหนือ mutant ของมัน ค่า σₘ ที่สูงขึ้นจะเพิ่มภาระการกลายพันธุ์ที่ยอมรับได้และอนุญาตให้รักษาลำดับที่ยาวขึ้นได้
  • vₘ คือความยาวลำดับหรือจำนวนสัญลักษณ์ที่ต้องรักษาไว้ vₘ ที่ยาวขึ้นจะเพิ่มเป้าหมายการกลายพันธุ์และลดอัตราความผิดพลาดสูงสุดที่ยอมรับได้ต่อสัญลักษณ์

เกณฑ์การตัดสินใจ

รักษาข้อมูลไว้หาก q̄ₘvₘ σₘ > 1 สูญเสียข้อมูลหาก q̄ₘvₘ σₘ < 1 ความเท่ากันเป็นตัวกำหนดขอบเขตเกณฑ์ความผิดพลาด สำหรับ q̄ₘ ใกล้ 1 ความยาวสูงสุดที่รักษาไว้ได้มีค่าประมาณ vₘₐₓ ≈ ln σₘ / (1 − q̄ₘ) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการแลกเปลี่ยนระหว่างความแม่นยำ ข้อได้เปรียบจากการคัดเลือก และความยาว

ตัวอย่าง

สำหรับ σₘ = 100 และ q̄ₘ = 0.999, vₘₐₓ ≈ สัญลักษณ์ ลำดับที่ vₘ = 4000 ให้ q̄ₘvₘ σₘ ≈ ดังนั้นข้อมูลจึงคงอยู่ ลำดับที่ vₘ = 5000 ให้ q̄ₘvₘ σₘ ≈ ดังนั้นข้อมูลจึงสูญหาย

ข้อสมมติและข้อจำกัด

การทำนายนี้ใช้กับลำดับที่มีความหมายเด่นภายใต้การจัดองค์กรคงที่และไม่มีการรวมตัวใหม่หรือการแบ่งส่วนย่อย การทำนายนี้เกี่ยวกับการกระจายตัวของ quasi species มากกว่าการเสื่อมสภาพทางกายภาพ ค่า q̄ₘ ที่สูงขึ้น σₘ ที่สูงขึ้น หรือ vₘ ที่สั้นลงจะสนับสนุนการคงอยู่ ส่วน q̄ₘ ที่ต่ำลง การคัดเลือกที่อ่อนลง หรือ vₘ ที่ยาวขึ้นจะสนับสนุนการสูญหาย

ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเกณฑ์ความผิดพลาด
ผลคูณ q̄ₘvₘ σₘ ไม่ใช่เพียงคะแนนเท่านั้น แต่เป็นเกณฑ์ เมื่อค่าลดลงต่ำกว่า 1 การคัดเลือกจะไม่สามารถรักษาลำดับชนิดพันธุ์ป่าเทียบกับกลุ่ม mutant ได้อีกต่อไป และประชากรจะกระจายตัวในปริภูมิลำดับ