Филогенетические деревья

Занятие 1

Название Мнемоника

Bacillus subtilis BACSU

Clostridium tetani CLOTE

Lactobacillus delbrueckii LACDA

Listeria monocytogenes LISMO

Pediococcus pentosaceus PEDPA

Streptococcus pneumoniae STRPN

Thermoanaerobacter tengcongensis THETN

Скобочная форма: ((CLOTE,THETN),(((LACDA,PEDPA),STRPN),(BACSU,LISMO)));

{CLOTE,THETN} vs {LACDA,PEDPA,STRPN,BACSU,LISMO}
{LACDA,PEDPA} vs {CLOTE,THETN,STRPN,BACSU,LISMO}
{BACSU,LISMO} vs {CLOTE,THETN,LACDA,PEDPA,STRPN}
{LACDA,PEDPA,STRPN} vs {CLOTE,THETN,BACSU,LISMO}

Занятие 2

Таксоны
- Таксономия отобранных бактерий
  Clostridium tetani
  Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium
  Thermoanaerobacter tengcongensis
  Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Thermoanaerobacterales; Thermoanaerobacteraceae; Caldanaerobacter; Caldanaerobacter subterraneus
  Lactobacillus delbrueckii
  Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Lactobacillus
  Pediococcus pentosaceus
  Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Pediococcus
  Streptococcus pneumoniae
  Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Streptococcaceae; Streptococcus
  Bacillus subtilis
  Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus subtilis group
  Listeria monocytogenes
  Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Listeriaceae; Listeria
- Ветви, выделяющие таксоны
  - (CLOTE,THETN) - Clostridia
  - (LACDA,PEDPA) - Lactobacillaceae
  - ((LACDA,PEDPA),STRPN) - Lactobacillales
  - (BACSU,LISMO) - Bacillales
  - (((LACDA,PEDPA),STRPN),(BACSU,LISMO)) - Bacilli
  - ((CLOTE,THETN),(((LACDA,PEDPA),STRPN),(BACSU,LISMO)))- Firmicutes
Были получены последовательности белка EFTS из отобранных бактерий.
С помощью muscle было создано выравнивание

Программа fprotpars

Было выдано 3 неукорененных дерева

 3 trees in all found




                 +--LISMO     
        +--------4  
        !        +--BACSU     
     +--3  
     !  !        +--THETN     
     !  !     +--6  
  +--2  +-----5  +--CLOTE     
  !  !        !  
  !  !        +-----PEDPA     
  1  !  
  !  +--------------STRPN     
  !  
  +-----------------LACDA     

  remember: this is an unrooted tree!


requires a total of   1189.000




           +--------LISMO     
           !  
        +--4     +--THETN     
        !  !  +--6  
        !  +--5  +--CLOTE     
     +--3     !  
     !  !     +-----BACSU     
  +--2  !  
  !  !  +-----------PEDPA     
  1  !  
  !  +--------------STRPN     
  !  
  +-----------------LACDA     

  remember: this is an unrooted tree!


requires a total of   1189.000




                 +--THETN     
           +-----6  
           !     +--CLOTE     
        +--5  
        !  !     +--LISMO     
     +--3  +-----4  
     !  !        +--BACSU     
  +--2  !  
  !  !  +-----------PEDPA     
  1  !  
  !  +--------------STRPN     
  !  
  +-----------------LACDA     

  remember: this is an unrooted tree!


requires a total of   1189.000

Эта программа выделяет отдельную ветвь LACDA, разделяя тем самым ветвь (LACDA,PEDPA)
Скобочная форма:
((((LISMO,BACSU),((THETN,CLOTE),PEDPA)),STRPN),LACDA)[0.3333];
((((LISMO,((THETN,CLOTE),BACSU)),PEDPA),STRPN),LACDA)[0.3333];
(((((THETN,CLOTE),(LISMO,BACSU)),PEDPA),STRPN),LACDA)[0.3333];

Эволюционные расстояния между последовательностями (программа fprotdist)
```
	       LACDA     STRPN     PEDPA     BACSU     LISMO     CLOTE     THETN
LACDA       0.000000  0.209049  0.731823  0.743900  0.771959  0.987645  0.781219
STRPN       0.209049  0.000000  0.783087  0.838402  0.837050  1.119405  0.802976
PEDPA       0.731823  0.783087  0.000000  0.622639  0.565087  0.790820  0.722785
BACSU       0.743900  0.838402  0.622639  0.000000  0.478520  0.800259  0.659702
LISMO       0.771959  0.837050  0.565087  0.478520  0.000000  0.778315  0.648543
CLOTE       0.987645  1.119405  0.790820  0.800259  0.778315  0.000000  0.590538
THETN       0.781219  0.802976  0.722785  0.659702  0.648543  0.590538  0.000000
```
Ультраметричность
Если d(A,B) > d (B,C), то d (A,C) = d (A,B)
Или: из трёх расстояний между тремя объектами два всегда равны между собой и не меньше третьего
d(BACSU,CLOTE)=0.800259
d(CLOTE,THETN)=0.590538
Отсюда d(BACSU,CLOTE)>d(CLOTE,THETN)
d(BACSU,THETN)=0.659702, d(BACSU,CLOTE)=0.800259. Расстояния не совсем равны друг другу.
Аддитивность
Если есть четыре последовательности A,B,C,D, то из трёх сумм 1) d(A,B) + d(C,D) 2) d(A,C) + d(B,D) 3) d(A,D) + d(B,C) две равны между собой и больше третьей.
1)d(CLOTE,THETN)+d(BACSU,LISMO)=0.590538+0.478520=1.069058
2)d(BACSU,CLOTE)+d(THETN,LISMO)=0.800259+0.648543=1.448802
3)d(CLOTE,LISMO)+d(BACSU,THETN)=0.778315+0.659702=1.438017
2,3 суммы примерно равны и больше первой, значит, соблюдается свойство аддитивности.

Результат программы fneighbor

Neighbor-joining method

UPGMA method

 Negative branch lengths allowed


  +-------STRPN     
  ! 
  !                     +----------------PEDPA     
  !                     ! 
  1---------------------4    +--------------BACSU     
  !                     ! +--3 
  !                     ! !  +------------LISMO     
  !                     +-5 
  !                       !       +---------------------CLOTE     
  !                       +-------2 
  !                               +------------THETN     
  ! 
  +---LACDA     


remember: this is an unrooted tree!

Between        And            Length
-------        ---            ------
   1          STRPN           0.14096
   1             4            0.36670
   4          PEDPA           0.28623
   4             5            0.02825
   5             3            0.04961
   3          BACSU           0.24938
   3          LISMO           0.22914
   5             2            0.13756
   2          CLOTE           0.37024
   2          THETN           0.22030
   1          LACDA           0.06809

 Negative branch lengths allowed


                     +-----LACDA     
  +------------------1 
  !                  +-----STRPN     
  ! 
--6      +-----------------PEDPA     
  !  +---4 
  !  !   !   +-------------BACSU     
  !  !   +---2 
  +--5       +-------------LISMO     
     ! 
     !   +-----------------CLOTE     
     +---3 
         +-----------------THETN     


From     To            Length          Height
----     --            ------          ------
   6        1          0.31535         0.31535
   1     LACDA         0.10452         0.41987
   1     STRPN         0.10452         0.41987
   6        5          0.05317         0.05317
   5        4          0.06977         0.12294
   4     PEDPA         0.29693         0.41987
   4        2          0.05767         0.18061
   2     BACSU         0.23926         0.41987
   2     LISMO         0.23926         0.41987
   5        3          0.07143         0.12460
   3     CLOTE         0.29527         0.41987
   3     THETN         0.29527         0.41987

Обоими алгоритмами построены деревья практически одинаково. Только при помощи метода UPGMA было построено дерево наиболее схожее с начальным.

Четвертый семестр