Деревья

Главная Семестры Проекты Заметки О себе Полезные ссылки


Реконcтрукция филогенетических деревьев

ТАКСОНЫ БАКТЕРИЙ
Таксоны бактерий представлены в таблице:

Название Мнемоника Тип Класс Отряд Семейство
Clostridium botulinum CLOB1 Firmicutes Clostridia Clostridiales Clostridiaceae
Clostridium tetani CLOTE Firmicutes Clostridia Clostridiales Clostridiaceae
Finegoldia magna FINM2 Firmicutes Clostridia Clostridiales Clostridiales incertae sedis
Bacillus anthracis BACAN Firmicutes Bacilli Bacillales Bacillaceae
Lactobacillus delbrueckii LACDA Firmicutes Bacilli Lactobacillales Lactobacillaceae
Streptococcus pneumoniae STRPN Firmicutes Bacilli Lactobacillales Streptococcaceae
Staphylococcus epidermidis STAES Firmicutes Bacilli Bacillales Staphylococcaceae


На дереве мы можем наблюдать ветви, выделяющие таксоны.
Нетривиальная ветвь {CLOT,CLOB,FINM2}vs{LACDA,STRPN,BACAN,STAES} отделяет классы Firmicutes и Clostridia, а также отряд Clostridiales.
Отдельной ветвью в случае {LACDA,STRPN}vs{BACAN,STAES,CLOTE,CLOB1,FINM2} выделен отряд Lactobacillales,
также как и отряд Bacillales: {BACAN,STAES}vs{LACDA,STRPN,CLOTE,CLOB1,FINM2}.
Ветвь {CLOTE,CLOB1}vs{FINM2,LACDA,STRPN,BACAN,STAES} отделяет семейство Clostridiaceae.

МНОЖЕСТВЕННОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ДРЕВЬЕВ

Был взят рибосомный белок S2 с мнемоникой RS2. Для получения последовательностей белков выбранных бактерий используем команду:

seqret sw:RS2_CLOB1

Аналогично поступим с остальными организмами и получим файл в fasta-формате, где изменены названия на мнемонику видов.
В JalView получим выравнивание, используя программу Muscle with Defaults, в "блочной" форме (Format > Wrap в меню), с блоками шириной 100 (получилось 99) остатков, с раскраской по проценту идентичности, представленный ниже.



Полученное выравнивание в формате.jar и .fasta приведено в соответствующих файлах.

В выравнивании можно найти несколько диагностических позиций, по которым можно судить о принадлежности к определенному таксону. Ниже преставлено изображение выравнивания с указанными позициями:



Красным цветом выделены позиции, предположительно отвечающие за семейство Clostridiaceae, фиолетовый - за отряд Lactobacillales, зеленый - за класс Bacilli.


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

Average Distance Using % Identity



Отличие от правильного дерева (есть в этом дереве, но нет в правильном): {LACDA,STRPN,CLOB1,CLOTE}vs{STAES,BACAN,FINM2}

Есть в правильном дереве, но нет в этом:

{FINM,CLOTE,CLOB1}vs{LACDA,STRPN,BACAN,STAES}

Для этого дерева мы можем проследить большее сходство белка бактерии Finegoldia magna из класса Clostridia и белков из класса Bacilli. Это может подтверждаться позициями в выравнивании.

Общее:
{CLOTE,CLOB1}vs{FINM2,LACDA,STRPN,BACAN,STAES}
{LACDA,STRPN}vs{BACAN,STAES,CLOTE,CLOB1,FINM2}
{BACAN,STAES}vs{LACDA,STRPN,CLOTE,CLOB1,FINM2}.



Average Distance Using BLOSUM62



Есть в этом дереве, и нет в правильном:

{STRPN,LACDA,FINM2}vs{STAES,BACAN,CLOB1,CLOTE}

Есть в правильном дереве, но нет в этом:

{FINM,CLOB1,CLOTE}vs{BACAN,STAES,STRPN,LACDA}

Опять наблюдаем выделение белка бактерии Finegoldia magna из класса Clostridia в класс Bacilli.

Общее:
{CLOT,CLOB,FINM2}vs{LACDA,STRPN,BACAN,STAES}
{CLOTE,CLOB1}vs{FINM2,LACDA,STRPN,BACAN,STAES}
{LACDA,STRPN}vs{BACAN,STAES,CLOTE,CLOB1,FINM2}
{BACAN,STAES}vs{LACDA,STRPN,CLOTE,CLOB1,FINM2}.

Neighbour Joining Using % Identity



Это дерево не является бинарным. Отличие запишем в виде скобочной формулы: ((FINM2,(LACDA,STRPN,(STAES,BACAN))),(CLOTE,CLOB1)). Т.е. LACDA и STRPN не объединены общим предком, как это было в правильном дереве, а FINM2 также соотносится с классом Bacilli.

Все ветви в этом дереве правильные, но есть в правильном дереве отличия. Есть в правильном дереве, но нет в этом:

{LACDA,STRPN}vs{BACAN,STAES,FINM2,CLOB1,CLOTE}

Общее:
{CLOT,CLOB,FINM2}vs{LACDA,STRPN,BACAN,STAES}
{CLOTE,CLOB1}vs{FINM2,LACDA,STRPN,BACAN,STAES}
{BACAN,STAES}vs{LACDA,STRPN,CLOTE,CLOB1,FINM2}.

Neighbour Joining Using BLOSUM62



Это дерево тоже является небинарным. Есть в этом дереве, но нет в правильном:

{BACAN,CLOB1,CLOTE}vs{STRPN,STAES,FINM2,LACDA}

Есть в правильном дереве, но нет в этом:

{BACAN,STAES}vs{FINM2,LACDA,CLOTE,CLOB1,STRPN}
{BACAN,STAES,STRPN,LACDA}vs{CLOB1,CLOTE,FINM2}

Здесь уже BACAN и STAES не имеют общего узла, отделенного от {LACDA,STRPN}.

Общее:
{CLOTE,CLOB1}vs{FINM2,LACDA,STRPN,BACAN,STAES}
{LACDA,STRPN}vs{BACAN,STAES,CLOTE,CLOB1,FINM2}.
А теперь воспльзуемся другой программой для построения деревьев - MEGA. Импортируем файл в .fasta-формате и построим дерево с помощью алгоритма "Maximum Parsimony":



Отличий нет (при должном укоренении).