Реконструкция филогенетических деревьев

Пользуясь таксономическим сервисом NCBI определим, к каким таксонам относятся отобранные бактерии.
Получим таблицу:

Название	Мнемоника	Тип	Класс	Отряд	Семейство
Ваcillus subtilis	BACSU	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae
Clostridium botulinum	CLOB1	Firmicutes	Clostridia	Clostridiales	Clostridiaceae
Enterococcus faecalis	ENTFA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Enterococcaceae
Geobacillus kaustophilus	GEOKA	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae
Lactobacillus delbrueckii	LACDA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Lactobacillaceae
Listeria monocytogenes	LISMO	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Listeriaceae
Streptococcus pyogenes	STRP1	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Streptococcaceae

Рис.1 Графическое изображение построенного дерева

Создание выравнивания

Выберем функцию белка-пептил-тРНК гидролаза(PTH) и реконструируем филогенетическое дерево.Далее получим последовательности белков, выполняющих указанную функцию, среди выбранных бактерий fasta-файл.Также провели выравнивание программой muscle(оно представлено на рис 2,в проекте JalView, и в fasta-файле.

Рис.2 Выравнивание белков семейства PTH, взятых из бактерий, представленных в таблице

Диагностические позиции

Опираясь на полученные данные отметим следующие диагностические позиции:

10I,94S,116N,123S(10 изолейцин,94 серин,116 аспарагин,123 серин свидетельствуют о принадлежности к классу Clostridia)

156P,176P(156 пролин и 176 пролин свидетельствуют о принадлежности к отряду Bacillales)

Рис.3 Выравнивание белков семейства PTH, взятых из бактерий, представленных в таблице, красным показаны диагностические позиции

В JalView доступны 4 метода для реконструкции филогенетического дерева, которые доступны из меню Calculate > Calculate Tree. Ниже приведены изображения, полученные с помощью программы MEGA.

Average Distant Using % Identity

Отличие от правильного дерева {LACDA,CLOB1}vs{BACSU, GEOKA, LISMO, ENTFA, STRP1}
Для этого дерева можно отметить большое сходство белка бактерии Clostridium botulinum и белков из класса Bacilli, кроме Lactobacillus delbrueski
Общее:
1){BACSU,GEOKA}vs{LISMO,SPTR1,ENTFA,LACDA,CLOB1}
2){BACSU,GEOKA,LISMO}vs{STRP1,ENTFA,LACDA,CLOB1}
3){BACSU,GEOKA,LISMO,LACDA,CLOB1}vs{ENTFA,STRP1}
Average Distance Using BLOSUM62

Это дерево похоже на правильное, также можно отметить большое сходство белка бактерии Clostridium botulinum и белков из класса Bacilli, кроме Lactobacillus delbrueski

Общее:
1){BACSU,GEOKA}vs{LISMO,SPTR1,ENTFA,LACDA,CLOB1}
2){BACSU,GEOKA,LISMO}vs{STRP1,ENTFA,LACDA,CLOB1}
1){ENTFA,STRP1}vs{BACSU,GEOKA,LISMO,LACDA,CLOB1}

Ветви, присущие только правильному дереву и отсутствующие у реконструированного:
2){ENTFA,STRP1,LACDA}vs{BACSU,GEOKA,LISMO,CLOB1}

Отличающаяся ветвь: {LACDA,CLOB1}vs{BACSU, GEOKA, LISMO, ENTFA, STRP1}
Neighbour Joining Using % Identity

Это дерево абсолютно идентично дереву, полученному с помощью метода Average Distant Using % Identity

Neighbour Joining Using BLOSUM62

Это дерево схоже с деревом, полученным с помощью метода Average Distance Using BLOSUM62

А теперь реконструируем дерево еще одним способом. Для этого, импортируем выравнивание (fasta-файл) в программу MEGA( при импорте выбираем "Analyze"), реконструируем методом "Maximum Parsimony", далее укореняем его.

Общее:
1){ENTFA,STRP1}vs{BACSU,GEOKA,LISMO,LACDA,CLOB1}
2){ENTFA,STRP1,LACDA}vs{BACSU,GEOKA,LISMO,CLOB1}
3){BACSU,GEOKA}vs{LISMO,SPTR1,ENTFA,LACDA,CLOB1}
4){BACSU,GEOKA,LISMO}vs{STRP1,ENTFA,LACDA,CLOB1}