진화실험에서 코크란-맨틀-헨첼 검정을 통한 유전적 변이 탐지 연구

Discovery of Genetic Mutation Using Cochran-Mantel-Haenszel Test of Evolutionary Experiment

최근 진화생물학에서는 생명체가 새로운 환경에 어떻게 적응해 가는지를 유전자 단계에서 관찰 및 분석하는 것이 중요한 이슈가 되었다. 노랑초파리를 대상으로 한 진화 실험에서 얻어진 자료를 전장 유전체 염기배열 시퀀싱을 통하여 진화의 적응과정에서 유전자의 빈도 궤적에 대한 자료를 얻었다. 초파리가 세대를 거듭하여 증식하는 것을 관찰하였을 때, 유전자 빈도에 변이가 일어나는 유전자가 어떤 것인지를 탐지해 내는 것이 목적이다. 제어 변수가 있는 경우, 관심이 있는 두 범주형 변수간의 연관성을 알아보기 위하여 코크란-맨틀-헨첼 검정법이 주로 사용되는데, 본 논문에서는 코크란-맨틀-헨첼 검정법을 이용하여 세대의 흐름에 따른 유전자의 변이를 탐지하였다. 시간에 따른 반복을 제어변수로 하여 코크란-맨틀-헨첼 검정법을 적용했으며, 다중비교를 위한 본페로니 수정법을 적용한 결과, 전체 2254 개의 유의미한 유전자 변이를 탐지해냈다. 본 논문의 결과는 진화 생물학 실험 자료에서 전장 유전체에 대하여 시간에 따라 유전자 변이를 탐지해내는데 유용한 도구로 사용될 것이라고 생각한다.

The genomic basis of adaptation to novel environments is a fundamental problem in evolutionary biology that has gained additional importance. Here we combined experimental evolution in drosophila melanogaster with genome-wide next generation sequencing of DNA pools (Pool-Seq) to identify alleles that are varying in a different laboratory environment and traced their trajectories during the adaptive process. When observing fruit flies proliferating over generations, the goal is to detect which genes cause mutations in gene frequencies. With presence of a control variable, the Cochran-Mantle-Haenszel test is used to examine the association between two categorical variables of interest. In this paper, the variation of genes over generations using the Cochran-Mantle-Haenszel test is used. We apply Cochran-Mantel-Haenszel test to detect alleles that are changing over time. With Bonferroni correction to adjust for multiple comparison we find 2254 significant genetic markers using the Cochran-Mantel-Haenszel test. Our results provide a useful testing tool for the time-dependency of allele frequencies in genome-wide evolutionary experiment data.