Главная страница

Реконструкция филогенетических деревьев


1. Скобочная формула, рисунок дерева
Исходная скобочная формула – ((((А:40,(В:16,С:16):24):10,D:50):40,Е:90):10,F:100);

С помощью Paint по заданной формуле строим следующее дерево:


2. Описание ветвей дерева как разбиения множества листьев

Исходя из полученного дерева и считая его бескорневым, составляем таблицу ветвей (опущены ветви, соответствующие одному листу).

A B C D E F
. * * . . .
* * * . . .
* * * * . .


3. Получение искусственных мутантных последовательностей

Длина гена fabI - 789 нуклеотидов.
Формула для пересчёта расстояний в число мутаций в гене:
(x/100)*789, где х – число замен на 100 нуклеотидов (эволюционное расстояние, полученное из заданной скобочной формулы).

Скрипт для получения мутантных последовательностей
msbar fabI.fasta F.fasta -point 4 -count 789 -auto
msbar fabI.fasta ABCDE.fasta -point 4 -count 79 -auto
msbar ABCDE.fasta E.fasta -point 4 -count 710 -auto
msbar ABCDE.fasta ABCD.fasta -point 4 -count 316 -auto
msbar ABCD.fasta D.fasta -point 4 -count 394 -auto
msbar ABCD.fasta ABC.fasta -point 4 -count 79 -auto
msbar ABC.fasta BC.fasta -point 4 -count 189 -auto
msbar ABC.fasta A.fasta -point 4 -count 315 -auto
msbar BC.fasta B.fasta -point 4 -count 126 -auto
msbar BC.fasta C.fasta -point 4 -count 126 –auto
cat F.fasta>>align.fasta
cat E.fasta>>align.fasta
cat D.fasta>>align.fasta
cat A.fasta>>align.fasta
cat B.fasta>>align.fasta
cat C.fasta>>align.fasta

После выполнения скрипта выравнивание мутантных последовательностей находится в файле align.fasta

4) Реконструкция дерева алгоритмами максимального правдоподобия, Neighbor-joining и UPGMA.

1. Реконструкция дерева методом максимального правдоподобия
Выполняем команду
fdnaml align.fasta -ttratio 1 -auto
Полученное дерево: 
  +------------------------E         
  |  
  |              +---C         
  |         +----4  
  |    +----3    +---B         
  |    |    |  
  1----2    +---------A         
  |    |  
  |    +--------D         
  |  
  +---------------------------------F

2. Реконструкция дерева методом Neighbor-joining
Рассчитываем попарные расстояния между последовательностями программой fdnadist:
fdnadist align.fasta -ttratio 1 –auto

Подаем результаты на вход программе fneighbor:
fneighbor align.fdnadist –auto
Полученное дерево: 
  +------------------------E         
  ! 
  !    +--------D         
  3----4 
  !    !    +----------A         
  !    +----2 
  !         !    +----B         
  !         +----1 
  !              +---C         
  ! 
  +----------------------------------F

2. Реконструкция дерева методом UPGMA
Еще раз подаем результаты расчета расстояний между последовательностями на вход программе fneighbor, но с параметром -treetype u
fneighbor align.fdnadist -treetype u –auto
Полученное дерево: 
  +----------------------------------------------------F         
--5 
  !         +------------------------------------------E         
  +---------4 
            !                    +---------------------D         
            +--------------------3 
                                 !  +------------------A         
                                 +--2 
                                    !          +-------B         
                                    +----------1 
                                               +-------C


Сравниваем полученные деревья:
A B C D E F Алгоритм максимального правдоподобия Neighbor-joining UPGMA Правильное дерево
. * * . . . + + + +
* * * . . . + + + +
* * * * . . + + + +


Как можно увидеть, ветви деревьев полностью идентичны. Различия в расположении листьев относительно друг друга обусловлены алгоритмом реконструкции дерева.

©Сорочкина Александра