Филогенетические деревья. Занятие 2.

Задание 1.

Таксономия.

Название	Мнемоника	Домен (Бактерии) > Тип > Класс > Порядок > Семейство > Род > Группа (где указана)
Bacillus anthracis	BACAN	Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus cereus group
Bacillus subtilis	BACSU	Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus subtilis group
Clostridium botulinum	CLOB1	Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium
Clostridium tetani	CLOTE	Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium
Enterococcus faecalis	ENTFA	Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Enterococcaceae; Enterococcus
Finegoldia magna	FINM2	Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiales incertae sedis; Clostridiales Family XI. Incertae Sedis; Finegoldia
Geobacillus kaustophilus	GEOKA	Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Geobacillus

Рис.1

Все 7 организмов относятся к бактериям типа фирмикут
CLOTE и CLOB1 родственны с точностью до рода
CLOTE, CLOB1 и FINM2 принадлежат одному порядку
BACSU и BACAN приходятся на род Bacillus
BACSU, BACAN и GEOKA родственны с точностью до семейства
ENTFA, BACSU, BACAN и GEOKA лежат в одном классе

Задание 2.

Из списка функций белков рассмотрим Рибосомный белок L3 или RL3.
Создадим fasta-файл с последовательностями белка этих организмов (пример: RL3_BACSU). Название сократим до мнемоники видов.

С помощью Jalview откроем файл с последовательностями и выровняем их (Web Service), например с помощью ClastalO, с параметрами по умолчанию. Раскрасим по консервативности.

allignment

Рис.2

соответствующие файл выравнивания и проект Jalview сохранены в рабочей директории за 4 семестр.

Задание 3 (*).

Постараемся найти как можно больше "диагностических" позиций выравнивания, то есть таких, по которым можно судить о том, относится ли та или иная последовательность выравнивания к некоторому таксону.

CLOTE и CLOB1 - позиции 2(K), 4(A), 10(I), 33-34(CT), 38(K), 41(V), 54(G), 103(E), 126(W)!, 128-129(AH), 148(A), 150(S), 152(P), 154-158(RTFKN), 160-161(RM), ...
CLOTE, CLOB1 и FINM2 - 22(V), 30(G), 43(K), 69(F), 73-74(GV), 127(N), 138(K), 142(A), 159(K), ...
BACSU и BACAN - 15(V), 65(E), ...*
BACSU, BACAN и GEOKA - 17(A), 51(L), 76(P), 83(L/I против F), 84(R), 89(D), 97(V), 107(I), ...

*Однозначно общих позиций было для одних групп больше, для других - меньше, например, род BAC не отличался "индивидуальностью".

Задание 4.

Оценим все 4 варианта филогенетических деревьев, которые предлагает Jalview (Calculate...) и сравним с правильным.

Average Distance Using % Identity (без молекулярных часов).
Рис.3
Здесь отсутствует 1 ветвь (BACSU,BACAN vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,GEOKA).
Вместо нее есть ветвь (BACSU,GEOKA vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN).
Neighbour Joining Using % Identity (есть "часы").
Рис.4
Здесь отсутствует 1 ветвь (BACSU,BACAN vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,GEOKA).
Вместо нее есть ветвь (BACAN,GEOKA vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACSU).
Данный метод создает неуорененные деревья.
"Average Distance Using BLOSUM62" (без молекулярных часов).
Рис.5
Здесь отсутствует 1 ветвь (BACSU,BACAN,GEOKA vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA).
Вместо нее есть ветвь (BACSU,BACAN,ENTFA vs CLOTE,CLOB1,FINM2,GEOKA).
Neighbour Joining Using BLOSUM62 (есть "часы").
Рис.6
Все ветви составлены правильно, что здорово!
На картинке приведено неправильное укоренение, но данный метод дает неукорененное дерево, поэтому можно признать эту попытку полностью удачной.

Задание 5.

Откроем fasta-файл выравнивания Mega (при импорте выбрать "Analyze").
Реконструируем дерево методом "Maximum Parsimony" (кнопка Phylogeny). Переукоренение в меню (Subtree / Root).
Полученное дерево (Рис.7) в сравнении с исходным, к сожалению, содержит ветвь (BACSU,GEOKA vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN)
вместо (BACSU,BACAN vs CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,GEOKA), что соответствует дереву на Рис.3. Отличаются они укоренением.

allignment

Рис.7

На страницу 4 семестра