Занятие 2.

Срок выполнения заданий — 2 марта 2010 г. Отчёт по заданиям 1, 5, 6, 7 должен продолжать отчёт по предыдущему занятию (можно на той же веб-странице). Задания 2 и 3 — промежуточные, по ним развёрнутого отчёта составлять не надо, нужно лишь указать, какое семейство белков вы выбрали и какой программой выравнивали последовательности. Если сделаете дополнительные задания 4 и/или 8, то лучше вынести отчёты по ним на отдельные страницы.
  1. Пользуясь таксономическим сервисом NCBI: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/taxonomy/, я определила, к каким таксонам относятся отобранные мною бактерии:

    Salmonella typhimurium (SALTY ) - Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; Enterobacteriaceae; Salmonella; Salmonella enterica; Salmonella enterica subsp. enterica

    Escherichia coli (ECOLI) -Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; Enterobacteriaceae; Escherichia

    Enterobacter sp. 638 (ENT38) - Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; Enterobacteriaceae; Enterobacter

    Erwinia carotovora (ERWCT)- Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; Enterobacteriaceae; Pectobacterium

    Pseudomonas aeruginosa (PSEAE) - Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Pseudomonadales; Pseudomonadaceae; Pseudomonas; Pseudomonas aeruginosa group

    Neisseria meningitidis (NEIMA) - Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Neisseriales; Neisseriaceae; Neisseria

    Ralstonia pickettii (RALPJ) - Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Burkholderiales; Burkholderiaceae; Ralstonia

    Burkholderia cenocepacia (BURCA)- Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Burkholderiales; Burkholderiaceae; Burkholderia; Burkholderia cepacia complex

    Выделим ветви, выделяющие таксоны:
    ВетвьТаксоны
    {SALTY,ECOLI,ENT38,ERWCT,PSEAE}(красный)Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria
    {SALTY,ECOLI,ENT38,ERWCT}(зеленый)Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; Enterobacteriaceae
    {RALPJ,BURCA}(сиреневый)Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Burkholderiales; Burkholderiaceae
    {RALPJ,BURCA,NEIMA}(желтый)Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria

     
  2. Для реконструкции филогенетического дерева отобранных бактерий я выбрала рибосомный белок S12 (мнемоника RS12).

    Получила из Swiss-Prot последовательности белка RS12 с данной функцией из отобранных вами бактерий
    seqret sw:RS12_X
    где X - мнемоника вида бактерии.
      последовательности

  3. Создала выравнивание отобранных белков программой muscle:
    muscle -in sw.fasta -out sw_aligned.fasta

  4. Экспортировала в GeneDoc:

    Подкрашены позиции, консервативные внутри таксона:
  5. Провела реконструкцию дерева программой fprotpars. Для запуска программы fprotpars была использована следующая команда:
    fprotpars -sequence sw_aligned1.msf -outfile sw_tree.fprotpars

    Сравнила лучшее полученное дерево (неукорененное) из 5 с правильным. Оно совпало. 

    


                    +--RS12_BURCA
                 +--7  
     +-----------6  +--RS12_RALPJ
     !           !  
  +--5           +-----RS12_NEIMA
  !  !  
  !  !        +--------RS12_ERWCT
  !  +--------4  
  !           !  +-----RS12_ENT38
  1           +--3  
  !              !  +--RS12_ECOLI
  !              +--2  
  !                 +--RS12_SALTY
  !  
  +--------------------RS12_PSEAE

((((BURCA,RALPJ),NEIMA),(ERWCT,(ENT38,(ECOLI,SALTY)))),PSEAE)

  6. Для запуска программы fprotpars была использована следующая команда: fprotdist -sequence sw_aligned1.msf -outfile sw_tree.fprotdist
    Получила матрицу расстояний: 
             PSEAE     SALTY     ECOLI    ENT38      ERWCT     NEIMA     RALPJ     BURCA
PSEAE  0.000000  0.122280  0.122280  0.122280  0.141314  0.149348  0.155398  0.160124 
SALTY  0.122280  0.000000  0.000010  0.000010  0.049010  0.154896  0.184116  0.210885
ECOLI  0.122280  0.000010  0.000000  0.000010  0.049010  0.154896  0.184116  0.210885
ENT38  0.122280  0.000010  0.000010  0.000000  0.049010  0.154896  0.184116  0.210885
ERWCT  0.141314  0.049010  0.049010  0.049010  0.000000  0.176529  0.195896  0.219681
NEIMA  0.149348  0.154896  0.154896  0.154896  0.176529  0.000000  0.147669  0.128858
RALPJ  0.155398  0.184116  0.184116  0.184116  0.195896  0.147669  0.000000  0.077149
BURCA  0.160124  0.210885  0.210885  0.210885  0.219681  0.128858  0.077149  0.000000
    Аксиома ультраметричности: "из трех расстояний между тремя объектами два всегда равны между собой и не меньше третьего". Оценим расстояния: 
    d(SALTY,ERWCT)=0.049010
d(ECOLI,ERWCT)=0.049010
d(SALTY,ECOLI)=0.000010
0.049010=0.049010 и больше  0.000010
тройка удовлетворяет аксиоме ультраметричности.

    
Аддитивность: если есть 4 последовательности: A, B, C, D, - то из трех сумм d(A,B) + d(C,D); d(A,C) + d(B,D); d(A,D) + d(B,C) две равны между собой и больше третьей.
Оценим:
d(SALTY,ERWCT)+d(ECOLI,NEIMA)= 0.049010+0.154896=0,203906
d(ECOLI,ERWCT+d(SALTY,NEIMA)=  0.049010+0.154896=0,203906
d(ERWCT,NEIMA)+d(SALTY,ECOLI)=  0.176529+0.000010=0,176539
Эти последовательности удовлетворяют аддитивности.

  7. 
Получила две реконструкции дерева программой fneighbor, используя два алгоритма: UPGMA и Neighbor-Joining.
Команды для запуска:

      Neighbor-Joining:
    fneighbor -datafile sw_tree.fprotdist -outfile sw.N-J.fneighbor 
    -outtreefile sw.N-J.fneighbor.tree
    
  UPGMA:
    fneighbor -datafile sw_tree.fprotdist -outfile sw.UPGMA.fneighbor 
    -outtreefile sw.UPGMA.fneighbor.tree -treetype u

    

    Neighbor-Joining:(c неукорененным деревом и длинами ветвей)
 +--RS12_NEIMA
  +-2 
  ! !  +-RS12_RALPJ
  ! +--1 
  !    +--RS12_BURCA
  ! 
  !  +-RS12_ERWCT
  3--4 
  !  ! +RS12_SALTY
  !  +-5 
  !    ! +RS12_ECOLI
  !    +-6 
  !      +RS12_ENT38
  ! 
  +--RS12_PSEAE

((RS12_NEIMA:0.05238,(RS12_RALPJ:0.03107,RS12_BURCA:0.04608):0.04731):0.03422,
(RS12_ERWCT:0.03325,(RS12_SALTY:0.00000,(RS12_ECOLI:0.00000,
RS12_ENT38:0.00000):0.00000):0.01575):0.05671,RS12_PSEAE:0.05020);

    

    UPGMA:(c укорененным деревом и длинами ветвей)

    +--RS12_PSEAE
    ! 
    !     +RS12_SALTY
  +-5   +-1 
  ! ! +-2 +RS12_ECOLI
  ! ! ! ! 
  ! +-3 +RS12_ENT38
--7   ! 
  !   +RS12_ERWCT
  ! 
  ! +---RS12_NEIMA
  +-6 
    ! +-RS12_RALPJ
    +-4 
      +-RS12_BURCA

((RS12_PSEAE:0.06352,(((RS12_SALTY:0.00000,RS12_ECOLI:0.00000):0.00000,
RS12_ENT38:0.00000):0.02450,RS12_ERWCT:0.02451):0.03901):0.02670,
(RS12_NEIMA:0.06913,(RS12_RALPJ:0.03857,RS12_BURCA:0.03857):0.03056):0.02109);



    
Топологии деревьев совпадают.

  8. Ознакомление с сервисом TreeTop
    

Топология этого дерева несколько не совпадает с предыдущими