Projekt

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Positive selection and horizontal gene transfer in prokaryotes

Titel Englisch Positive selection and horizontal gene transfer in prokaryotes
Gesuchsteller/in Robinson-Rechavi Marc
Nummer 163872
Förderungsinstrument Bilaterale Programme
Forschungseinrichtung Département d'Ecologie et d'Evolution Faculté de Biologie et de Médecine Université de Lausanne
Hochschule Universität Lausanne - LA
Hauptdisziplin Genetik
Beginn/Ende 01.04.2016 - 31.12.2019
Bewilligter Betrag 241'491.00
Alle Daten anzeigen

Keywords (5)

bioinformatics; codon model; bacterial genomics; high performance computing; natural selection

Lay Summary (Französisch)

Lead
La sélection naturelle est la force qui permet l'adaptation des organismes à leur environnement aussi bien que l'émergence de nouvelles fonctions dans les gènes. Nous proposons d'améliorer la détection de la sélection naturelle lors de l'évolution des bactéries.
Lay summary

Objectifs :

Ce projet est une collaboration entre une équipe russe spécialiste des bactéries et de leurs génomes, et des équipes suisses spécialistes des méthodes informatiques de détection de la sélection naturelle dans les gènes. Tous les partenaires font de la bioinformatique, à l'interface biologie - informatique - statistiques.

La sélection naturelle peut être négative, qui empêche les changements, ou positive, qui favorise les changements. C'est cette dernière, plus rare et plus difficile à détecter, qui nous intéresse, car elle permet des innovations biologiques.

Alors que les génomes animaux sont très étudiés, les génomes bactériens le sont moins. Ils présentent des défis particuliers pour la détection de sélection positive, notamment parce que les bactéries échangent facilement des gènes entre espèces. Un autre défi est que les génomes bactériens étant faciles et peu coûteux à séquencer, il y en a un nombre très grand et grandissant exponentiellement à comparer. Dans ce projet, nous proposons donc d'une part de mettre ne place des méthodes informatiques haute performance pour l'étude des génomes bactériens, et d'autre part d'améliorer les modèles statistiques de détection de la sélection pour prendre en compte les changements induits par les transferts entre espèces.

 

Contexte scientifique et sociétal :

Le projet relève de la recherche fondamentale : nous cherchons à mieux connaître l'évolution du monde vivant, et à obtenir de meilleurs outils statistiques et informatiques pour la biologie évolutive.

Toutefois, le projet a aussi des implications pratiques, car les nombreuses bactéries pathogènes ou utiles doivent être comparées et leurs génomes compris. Finalement, les progrès en informatique haute performance devraient être transférables à d'autres applications.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 12.01.2016

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Projektpartner

Publikationen

Publikation
State aggregation for fast likelihood computations in molecular evolution
Davydov Iakov I., Robinson-Rechavi Marc, Salamin Nicolas (2016), State aggregation for fast likelihood computations in molecular evolution, in Bioinformatics, btw632-btw632.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Mikhail Gelfand Russland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Basel Computational Biology Conference Vortrag im Rahmen einer Tagung Alpha and Omega of Darwinian selection: disentangling the two in codon models 12.09.2017 Basel, Schweiz Davydov Iakov; Robinson-Rechavi Marc;
PhyloSIB Vortrag im Rahmen einer Tagung A new codon model for positive selection analysis with variation in DNA constraints and in selection 05.09.2016 Wädenswil, Schweiz Davydov Iakov;
SMBE Vortrag im Rahmen einer Tagung A new realistic codon model for genome-scale positive selection analysis with variation in DNA constraints and in selection 03.07.2016 Gold Coast, Australien Davydov Iakov;
PASC Vortrag im Rahmen einer Tagung Large-scale analyses of positive selection using efficient models of codon evolution 09.06.2016 Lausanne, Schweiz Davydov Iakov;
SIB Days Poster A new realistic codon model for genome-scale positive selection analysis with variation in DNA constraints and in selection 07.06.2016 Bienne, Schweiz Robinson-Rechavi Marc; Davydov Iakov;


Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
143768 Efficient computational solutions for advanced codon models of natural selection 01.04.2013 Interdisziplinäre Projekte
173048 The evolution of function in organs and genes in light of expression patterns 01.02.2018 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

Positive selection is the driving force behind adaptation of organisms to their environment, and behind the emergence of new gene functions. Yet it has been little studied in bacteria, relative to their importance and the abundance of genomics data to compare. Here we propose to systematically study positive selection in the evolution of bacterial protein-coding genes, using realistic complex codon models. For this, we will tackle major challenges in applying such codon models to bacterial phylogenomics: computational efficiency and likelihood optimization issues, and importantly the role of horizontal gene transfer, changes in gene localization on chromosomes, and codon usage. The project rests on the synergy between a Russian partner specialist of the bioinformatics and comparative genomics of bacteria, and Swiss partners specialists of bioinformatics and high performance computing of positive selection. Our results will lead to better understanding of bacterial evolution, better positive selection detection methods, and a comprehensive database of positive selection in bacteria.
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