Реконструкция филогенетических деревьев


Ранее были отобраны 7 бактерий, для которых было составлено филогенетическое дерево:



С помощью таксономического сервиса NCBI можно определить, к каким таксонам относятся выбранные бактерии:

Название Мнемоника Тип Класс Отряд Семейство
Clostridium tetani CLOTE Firmicutes Clostridia Clostridiales Clostridiaceae
Finegoldia magna FINM2 Firmicutes Clostridia Clostridiales Clostridiales Family XI
Lactobacillus delbrueckii LACDA Firmicutes Bacilli Lactobacillales Lactobacillaceae
Enterococcus faecalis ENTFA Firmicutes Bacilli Lactobacillales Enterococcaceae
Lactococcus lactis LACLM Firmicutes Bacilli Lactobacillales Streptococcaceae
Listeria monocytogenes LISMO Firmicutes Bacilli Bacillales Listeriaceae
Staphylococcus epidermidis STAES Firmicutes Bacilli Bacillales Staphylococcaceae

На дереве отобранных бактерий можно найти ветви, выделяющие отдельные таксоны. Например, классы Bacilli и Clostridia разделены ветвью {CLOTE,FINM2} vs {LACDA, ENTFA, LACLM, LISMO, STAES} (можно отметить, что эта ветвь не является нетривиальной). Отряд Lactobacillales выделен соответвующей ветвью (включающей три листа: ENTFA, LACDA, LACLM); аналогичным образом выделен отряд Bacillales (ветвь {CLOTE, FINM2, LACDA, ENTFA, LACLM} vs {LISMO, STAES}).

Множественное выравнивание белков

Из предложенного списка функций белков была выбрана функция «Шаперонина», которой соответствует мнемоника hslo. Были получены из Swiss-Prot последовательности белков с данной функцией из отобранных бактерий при помощи программы JalView: выбираем File > Fetch Sequence(s)... и получаем последовательности из Uniprot, введя через точку с запятой идентификаторы вида hslo_clote, где вторая часть идентификатора представляет собой мнемонику соответствующей бактерии. Далее поместим последовательности в один файл в формате fasta и отредактируем названия последовательностей, оставив только мнемонику видов и длину последовательности.

Выравнивание выбранных белков было получено с помощью программы JalView: выбираем Web Service > Alignment > Muscle with Defaults. Ниже приведено изображение выравнивания в «блочной» форме и с раскраской по проценту идентичности.



Проект JalView выравнивания и выравнивание в fasta-формате.

Реконструкция филогенетического дерева

В JalView доступны четыре метода для реконструкции филогенетического дерева, которые доступны из меню Calculate > Calculate Tree. Каждое из деревьев было сохранено в соответствующем файле. Приведённые ниже изображения созданы с помощью программы Mega.

Average Distance Using % Identity

Реконструированное дерево 1

В этом дереве присутствует ветвь {ENTFA, LACDA} vs {CLOTE, FINM2, LACLM, LISMO, STAES}, которая отсутствует в правильном дереве, и отсутствует ветвь {LISMO, STAES} vs {CLOTE, FINM2, LACDA, ENTFA, LACLM}, которая присутствует в правильном дереве. Кроме того, в данном реконструированном дереве отсутствует правильное разделение ветвей на Bacilli и Clostridia.

Neighbour Joining Using % Identity

Реконструированное дерево 2
Две ветви этого дерева, присутствующие в этом дереве и отсутствующие в правильном, приведены ниже: Ветвь {LACDA, ENTFA, LACLM} vs {CLOTE, FINM2, STAES, LISMO} присуствует в правильном дереве, в отличае от построенного. Кроме того, в данном реконструированном дереве отсутствует правильное разделение ветвей на Bacilli и Clostridia.

Average Distance Using BLOSUM62

Реконструированное дерево 3
Две ветви этого дерева, присутствующие в этом дереве и отсутствующие в правильном, приведены ниже: Ветвь {STAES, LISMO} vs {CLOTE, FINM2, LACDA, ENTFA, LACLM} и {ENTFA, LACLM} vs {LACDA, CLOTE, FINM2, STAES, LISMO} присуствуют в правильном дереве, в отличае от построенного. Кроме того, в данном реконструированном дереве отсутствует правильное разделение ветвей на Bacilli и Clostridia.

Neighbour Joining Using BLOSUM62

Реконструированное дерево 4
Две ветви этого дерева, присутствующие в этом дереве и отсутствующие в правильном, приведены ниже: Ветвь {LACDA, ENTFA, LACLM} vs {CLOTE, FINM2, STAES, LISMO} и {STAES, LISMO} vs {LACDA, CLOTE, FINM2, ENTFA, LACLM} присуствуют в правильном дереве, в отличае от построенного. Кроме того, в данном реконструированном дереве отсутствует правильное разделение ветвей на Bacilli и Clostridia.

Maximum Parsimony

Импортируем выравнивание в fasta-формате в программу Mega (при импорте выбираем Analyze). Реконструируем дерево методом Maximum Parsimony (кнопка Phylogeny). Укореним дерево так, чтобы ветвь Clostridia была противопоставлена всему остальному (меню Subtree → Root):

Реконструированное дерево 5
Две ветви этого дерева, присутствующие в этом дереве и отсутствующие в правильном, приведены ниже: Ветвь {ENTFA, LACLM} vs {LACDA, CLOTE, FINM2, STAES, LISMO} и {LACDA, ENTFA, LACLM} vs {CLOTE, FINM2, STAES, LISMO} присуствуют в правильном дереве, в отличае от построенного. Кроме того, в данном реконструированном дереве отсутствует правильное разделение ветвей на Bacilli и Clostridia.



© Novikova Maria, 2013
Последнее обновление: 02.03.2014