Занятие 4.

Построение дерева по нуклеотидным последовательностям

Построим филогенетическое дерево тех же бактерий, что в предыдущих заданиях, используя последовательности РНК малой субъединицы рибосомы (16S rRNA).

Этапы работы

1. Добыла последовательности 16S рибосомальной РНК каждой из бактерий. последовательности

2. Выровняла их программой muscle.

   muscle -in bacteria.fasta -out bacteria_aligned.fasta 

   выравнивания
3. Выравнивание было отправлено на вход программам fdnaml, fdnapars ,fdnadist. Первые две выдали дерево, fdnadist - матрицу расстояний, которую подадим на вход программы fneighbor.

   UPGMA:
       fneighbor -datafile bacteria_tree.fdnadist -outfile bacteria.UPGMA.fneighbor 
       -outtreefile bacteria.UPGMA.fneighbor.tree -treetype u
   


Рассмотрим дерево, полученное fneighbor с использованием UPGMA


UPGMA method

 Negative branch lengths allowed


  +----------------------RALPJ     
  ! 
--7                  +---BURCA     
  !               +--4 
  !               !  +---NEIMA     
  +---------------6 
                  ! +----PSEAE     
                  ! ! 
                  +-5     +ECOLI     
                    !   +-2 
                    !   ! +SALTY     
                    +---3 
                        ! +ENT38     
                        +-1 
                          +ERWCT     

Дерево не совпадает с правильным. Возможно,потому что реконструкция деревьев по нуклеиновым кислотам дает обычно менее правильный результат, чем по белкам, т.к. одну аминокислоту могут кодировать разные триплеты, .

Построение и анализ дерева, содержащего паралоги

Найдем в своих бактериях достоверные гомологи белка FTSH_ECOLI и построим дерево. Проведем поиск программой BLASTP (с порогом E-value, равным 0.0001) в файле proteo.fasta и отберем те находки, которые относятся к выбранным бактериям.Получим последовательность белка FTSH_ECOLI в fasta-формате с помощью команды:

seqret sw:FTSH_ECOLI 

Cоздадим индексные файлы пакета BLAST:

formatdb -i proteo.fasta -p T -n index

Поищем гомологи программой BLASTP c порогом E-value, равным 0.0001:

blastall -p blastp -d index -i ftsh_ecoli.fasta -o gomologi.txt -e 0.0001

Получили файл gomologi

Выберем из них те, которые принадлежат выбранным бактериям gom

Получим их последовательности: sew_bact.fasta

Выровняем их программой muscle.

muscle -in sew_bact.fasta -out bact_aligned.fasta 

bact_aligned.fasta Подадим программе fprotpars.Получили 4 дерева bact_tree.fprotpars, рассмотрим первое:

   +-----------------------------------------------Q9I5R4_PSE
     !  
     !                                            +--B2UIS9_RAL
     !                                         +-17  
     !                 +----------------------16  +--B2UE66_RAL
     !                 !                       !  
     !                 !                       +-----Q1BNJ2_BUR
     !                 !  
     !                 !                          +--B2UGP9_RAL
  +--6  +-------------15                       +-14  
  !  !  !              !        +-------------13  +--Q1BXC9_BUR
  !  !  !              !        !              !  
  !  !  !              !        !              +-----A1IR46_NEI
  !  !  !              !        !  
  !  !  !              +-------12           +--------A4WEY9_ENT
  !  !  !                       !        +--9  
  !  !  !                       !        !  !  +-----FTSH_SALTY
  !  !  !                       !        !  +-11  
  !  +--7                       +--------8     !  +--FTSH_ECOLI
  !     !                                !     +-10  
  !     !                                !        +--Q6D9B8_ERW
  1     !                                !  
  !     !                                +-----------Q9HV48_PSE
  !     !  
  !     !                                +-----------HSLU_PSEAE
  !     !                                !  
  !     !                                !        +--HSLU_SALTY
  !     +--------------------------------2     +--5  
  !                                      !  +--4  +--HSLU_ECOLI
  !                                      !  !  !  
  !                                      +--3  +-----HSLU_ENT38
  !                                         !  
  !                                         +--------HSLU_RALPJ
  !  
  +--------------------------------------------------B2U6W7_RAL

Ортологи (из разных организмов; разделение их общего предка на линии, ведущие к ним, произошло в результате видообразования):

HSLU_SALTY и HSLU_ECOLI

FTSH_ECOLI и Q6D9B8_ERW

B2UGP9_RAL и Q1BXC9_BUR

Паралоги (два гомологичных белка из одного организма):

B2UIS9_RAL и B2UE66_RAL