Контекстная зависимость мутаций: взаимосвязь формализмов

Определение степени эпистаза — не-независимости эффектов мутаций — необходимо для понимания взаимосвязи между генотипом, фенотипом и приспособленностью в биологических системах. Применения этого подхода охватывают многие области биологических исследований, включая биохимию, геномику, белковую и системную инженерию, медицину и эволюционную биологию. Однако количественные определения эпистаза различаются в разных областях, а его анализ за пределами парных эффектов в целом остается проблематичным. Здесь мы объединяем ряд ранее полученных результатов, показывающих, что различные определения эпистаза представляют собой варианты единого математического формализма — взвешенного преобразования Уолша—Адамара. Мы демонстрируем, что одно из определений — усредненный по фону эпистаз — может быть наиболее информативным для описания эпистатической структуры биологической системы. Ключевыми вопросами являются выбор эффективных ансамблей для усреднения и практическое решение проблемы огромной комбинаторной сложности мутаций. В этой связи мы обсуждаем стратегии оптимального выявления эпистатической структуры биологических систем.