Филогенетические деревья

Задание 1. Построение дерева по нуклеотидным последовательностям

В этом задании я строила филогенетическое дерево тех же бактерий, что и в предыдущем практикуме, но на этот раз с использованием последовательности 16S rRNA:

последовательности, с использованием которых строилось дерево, я получила из файлов .frn в записи хромосом бактерий. оставила только мнемонику видов

последовательности выравнивались с помощью программы Jalview, способ выравнивания - muscle with defaults

дерево строилось с помощью программы MEGA6 методом Neigbour-Joining:

Рис.1. Филогенетическое дерево гена 16s rRNA

Сравним полученное дерево с деревом, построенным по белковой последовательности (реконструированным тем же методом в MEGA6):

Рис.2. Филогенетическое дерево белка EFTS

При сравнении двух рисунков видно, что деревья не отличаются расположением ветвей, а только их длинами. Таким образом, точность реконструкции изменилась в лучшую сторону (получена более точная информация о длинах ветвей). На мой взгляд, это произошло потому, что анализируемые нуклеотидные последовательности были длинее белковых в среднем в 1,7 раз (за исключением штаммов VIBCH и VIBFM), и в процессе эволюции появлялось больше мутаций в одной последовательности.

Задание 2. Построение и анализ дерева, содержащего паралоги

В этом задании я построила дерево гомологов белка CLPX_ECOLI. Их я искала в полных протеомах выбранных бактерий: объединив все протеомы в один fasta-файл (команда cat *.fasta >> allfasta.fasta в putty), я провела blastp с последовательностью белка CLPX_ECOLI по базе данных - файлу allfasta (см. выше); E-value = 0.001.
makeblastdb -in allfasta.fasta -dbtype prot -out db.fasta
blastp -query ecoli.fasta -db db.fasta -outfmt 6 -out result.fasta

На выходе я получила файл с информацией о том, какие белки сходны с белком CLPX_ECOLI с E-value = 0.001. Fasta-файл, содержащий последовательности этих белков, я выровняла в Jalview методом Muscle vith defaults, и по полученному выравниванию построила дерево в MEGA6 методом Neighbour-Joining:

Рис.3. Филогенетическое дерево белка CLPX

Теперь найдём на этом дереве ортологи и паралоги. Напомню, что паралоги - это гомологи из одного организма, а ортологи - гомологи из разных организмов, и разделение их общего предка произошло в результате видообразования.
На рисунке 3 ортологичные группы отмечены зелёной рамкой (в первой ортологической рамке находятся два паралога в красной рамке - очевидно, ортологами являются все белки в данной рамке за исключением этих двух паралогичных белков). Пример паралогов выделен красным, примеры попарных ортологов - фиолетовым.
Я обратила внимание, что в дереве есть две очень короткие ветви - ветвь с паралогами (что говорит о недавней дупликации) и ветвь в оранжевой рамке - практически идентичные белки двух родственных видов.