Практикум 4

Семинар по практическим аспектам реконструкции филогении

Реконструкция дерева по аминокислотным последовательностям гомологичных белков

В рамках задания пракикума из предложенного списка бактерий были выбраны следующие 7:

С помощью blastp с установленным порогом E-value в 0,0001, были найдены следующи гомологи белка CLPX_ECOLI:

Далее было реконструировано дерево по выровненным последовательностям с помщью программы IQ-Tree, получена Newick формула.

img1
Рисунок 1. Филогенетическое дерево аминокислотных последовательностей белков выбранных бактерий, реконструированное с помощью программы IQ-Tree. Укоренение в среднюю точку. Бирюзовая группа внутри себя - ортологи, коралловая группа внутри себя - ортологи, бирюзовая группа и коралловая относительно друг друга - паралоги.

Реконструированное дерево явно содержит себе три крупные ортологические группы: группа CLPX, включаяющая в себя ортологи ClpX (Caseinolytic protease X) - регуляторная субъединица АТФ-зависимой протеазы ClpXP (бирюзовая), группа HSLU, включающая ортологи HslU (Heat shock locus U), являющейся также АТФ-зависимым шапероном (AAA+ АТФаза) (коралловая) и группа FTSH-подобных, включающая в себя FtsH (Filamentation temperature-sensitive mutant H) - уникальный белок, сочетающий в себе и свойства шаперона (AAA+ АТФаза), и свойства активной протеазы в одной полипептидной цепи, и блиизкие к нему АТФазы (лавандовая). Бирюзовая, коралловая и лавандовая группы являются попарно ортологичными белками внутри себя. К примеру, ортологи: CLPX_HAEIN и CLPX_PASMU, CLPX_BURMA и CLPX_POLAQ, HSLU_PASMU и HLSU_HAEIN. Паралоги: CLPX_PASMU и HLSU_PASMU, CLPX_SHEDO и HLSU_SHEDO, CLPX_RHIME и HLSU_RHIME. То есть, коралловая, бюрозавая и лавандовая группы являются паралогами друг для друга, так как их разделение произошло в результате дупликаций генов.

Есть выбивающаяся ветвь с Q3SJH1_THIDA, имеющую длинную ветвь, что может указывать еа высокую скорость эволюцию белка по сравнению с ортологами. Возможно, его можно назвать дивергентным парологом CLPX.

img1
Рисунок 2. Филогенетическое дерево аминокислотных последовательностей белков выбранных бактерий, реконструированное с помощью программы IQ-Tree, содержащее в себе схлопнутые ортологические группы.

Все три ортологические группы были схлопнуты. Итого в группе CLPX и HSLU содержатся представители всех 7 выбранных бактерий. В группе FTSH-подобных отсутсвуют белки только бактерии SHEDO.

Реконструированное дерево в основном совпадает с исконной филогенией, особенно среди ортологичесикх групп: HEIN и PASMU в одной кладе, вместе они в одной кладе с SHEDO и отдельно вынесены BURMA и RHIME, чье расположение тоже соотвествует верной филогении.