Практикум 4. Практические аспекты реконструкции филогении

1. Составление списка гомологичных белков, включающих паралоги

Для выполнения практикума были выбраны 7 бактерий отдела Pseudomonadota. Поиск гомологов белка CLPX_ECOLI проводился программой blastp с порогом E-value = 0,0001. В результате BLAST-поиска было получено 15 уникальных гомологичных белков: Последовательности найденных белков были сохранены в FASTA-файл. В названиях последовательностей оставлены только ID белков.

FASTA-файл последовательностей найденных гомологов

2. Реконструкция дерева найденных гомологов

Последовательности 15 найденных белков были выровнены программой MUSCLE. Длина полученного множественного выравнивания составила 900 позиций. Выравнивание было переведено в формат PHYLIP-relaxed. По нему программой FastME было реконструировано дерево с использованием p-distance для белковых последовательностей.

Скобочная формула реконструированного дерева (Newick)

Тип гомологии	Белки
Ортологи	HSLU PASMU	CLPX PSEAE	CLPX BRUSU
Ортологи	HSLU HAEIN	CLPX SHEDO	CLPX ROSDO
Паралоги	HSLU PASMU	HSLU ROSDO	HSLU BRUSU
Паралоги	CLPX PASMU	CLPX ROSDO	CLPX BRUSU

Перед анализом дерево было укоренено в средней точке (midpoint rooting). На реконструированном дереве выделяются две крупные ортологические группы: CLPX и HSLU. Группа CLPX содержит 7 последовательностей, группа HSLU — 6 последовательностей. Белки RUVB_ROSDO и A0A0H3GCZ6_BRUSU не входят в эти крупные группы.

Рис. 1. Ортологические группы на дереве — **Рис. 1.** Реконструированное программой FastME дерево гомологов белка CLPX_ECOLI после укоренения в средней точке. Крупные ортологические группы выделены разными цветами: зелёным обозначена группа CLPX, голубым — группа HSLU. Группы, содержащие три и менее последовательностей, оставлены чёрными.

Рис. 2. Схлопнутые ортологические группы — **Рис. 2.** Реконструированное дерево гомологов CLPX_ECOLI со схлопнутыми ортологическими группами, содержащими более трёх последовательностей. Схлопнуты группы CLPX и HSLU.

Группа CLPX. В группу входят 7 белков: CLPX_NEIMA, CLPX_PASMU, CLPX_HAEIN, CLPX_SHEDO, CLPX_PSEAE, CLPX_BRUSU и CLPX_ROSDO. Таким образом, в группе представлены все 7 выбранных бактерий. На реконструированном дереве хорошо восстанавливаются клады CLPX_HAEIN + CLPX_PASMU и CLPX_BRUSU + CLPX_ROSDO. При этом топология группы в целом не полностью соответствует референсной филогении бактерий: взаимное положение некоторых внутренних ветвей отличается от референсного дерева.

Группа HSLU. В группу входят 6 белков: HSLU_HAEIN, HSLU_PASMU, HSLU_SHEDO, HSLU_PSEAE, HSLU_ROSDO и HSLU_BRUSU. Из выбранных организмов в этой группе отсутствует NEIMA. Для представленных шести бактерий реконструированная топология соответствует референсной филогении: HAEIN и PASMU образуют общую кладу, к ней последовательно присоединяются SHEDO и PSEAE, а BRUSU и ROSDO образуют отдельную общую кладу.

Для сравнения ортологических групп использовалось референсное дерево бактерий, приведённое в задании практикума и сокращённое до выбранных семи организмов.

Рис. 1 — **Рис. 3.** Референсная филогения 7 выбранных бактерий: BRUSU, HAEIN, PASMU, ROSDO, NEIMA, PSEAE и SHEDO.