Занятие 2

Реконструкция филогенетических деревьев

1. Пользуясь таксономическим сервисом NCBI , я определила, к каким таксонам относятся отобранные мной на прошлом занятии бактерии.

Название	Мнемоника	Тип	Класс	Отряд	Семейство	Род
Bacillus anthracis	BACAN	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae	Bacillus
Bacillus subtilis	BACSU	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae	Bacillus
Clostridium botulinum	CLOB1	Firmicutes	Clostridia	Clostridiales	Clostridiaceae	Clostridium
Clostridium tetani	CLOTE	Firmicutes	Clostridia	Clostridiales	Clostridiaceae	Clostridium
Enterococcus faecalis	ENTFA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Enterococcaceae	Enterococcus
Finegoldia magna	FINM2	Firmicutes	Clostridia	Clostridiales	Clostridiales Family XI. Incertae Sedis	Finegoldia
Geobacillus kaustophilus	GEOKA	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae	Geobacillus
Lactobacillus acidophilus	LACAC	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Lactobacillaceae	Lactobacillus
Lactobacillus delbrueckii	LACDA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Lactobacillaceae	Lactobacillus

Полученное на прошлом занятие дерево:



Ветвь {BACAN,BACSU} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,GEOKA} выделяет род Bacillus,
ветвь {BACAN,BACSU,GEOKA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA} выделяет отряд Bacillales,
ветвь {LACDA,LACAC} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA} выделяет род Lactobacillaceae,
ветвь {LACDA,LACAC,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU,GEOKA} выделяет отряд Lactobacillales,
ветвь {CLOTE,CLOB1,FINM2} против {LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA} разделяет классы Bacilli и Clostridia,
ветвь {CLOTE,CLOB1} против {FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA} выделяет род Clostridium.

2. Из списка функций белков я выбрала RS2 (рибосомный белок S2), по белкам соответствующего семейства я буду реконструировать филогенетическое дерево.
Получила из Swiss-Prot последовательности белков с данной функцией из отобранных мной бактерий.
Поместила последовательности в один fasta-файл и отредактировала названия последовательностей, оставив только мнемонику видов.
Я создала выравнивание отобранных белков в JalView (Web Service > Alignment > Muscle with Defaults).


4.Я реконструируивала филогенетическое дерево четырьмя методами, доступными из JalView (меню Calculate > Calculate tree). Каждое дерево сохранила в Newick-формате в файл с соответствующим названием. Привела изображения деревьев, сделанные программой Mega.
Average Distance Using % Identity

Полученное дерево	правильное дерево

Это дерево содержит 3 таких же нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1} против {FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU,GEOKA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},
Это дерево содержит 3 нетривиальных ветвей, которых нет в правильное дерево:
ветвь {BACAN,BACSU,GEOKA,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC},
ветвь {LACDA,LACAC,FINM2} против {CLOTE,CLOB1,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACSU,BACAN,GEOKA,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC},


Это дерево не содержит 3 нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1,FINM2} против {LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,GEOKA,ENTFA},
Neighbour Joining Using % Identity

Полученное дерево	правильное дерево

Это дерево содержит 4 таких же нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1} против {FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {CLOTE,CLOB1,ENTFA} против {FINM2,LACDA,LACAC,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU,GEOKA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},

Это дерево содержит 2 нетривиальных ветвей, которых нет в правильное дерево:
ветвь {BACAN,BACSU,GEOKA,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC},
ветвь {BACSU,GEOKA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN},


Это дерево не содержит 2 нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {LACDA,LACAC,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,GEOKA},
Average Distance Using BLOSUM62

Полученное дерево	правильное дерево

Это дерево содержит 4 таких же нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1} против {FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU,GEOKA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},

Это дерево содержит 2 нетривиальных ветвей, которых нет в правильное дерево:
ветвь {LACDA,LACAC,GEOKA,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU},
ветвь {BACAN,GEOKA} против {BACSU,CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},

Это дерево не содержит 2 нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1,FINM2} против {LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU} против {GEOKA,CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},
Neighbour Joining Using BLOSUM62

Полученное дерево	правильное дерево

Это дерево содержит 5 таких же нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1} против {FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU,GEOKA}
ветвь {BACAN,BACSU} против {GEOKA,CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},
ветвь {GEOKA,BACAN,BACSU} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA},

Это дерево содержит 1 нетривиальных ветвей, которых нет в правильное дерево:
ветвь {LACDA,LACAC,FINM2,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,BACAN,BACSU,GEOKA},

Это дерево не содержит 1 нетривиальных ветвей, что и правильное дерево:
ветвь {CLOTE,CLOB1,FINM2} против {LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},


5. Я импортировала выравнивание (файл в fasta-формате) в программу Mega (при импорте выберите "Analyze"). Реконструировала дерево методом "Maximum Parsimony" (кнопка Phylogeny).

Maximum Parsimony

Полученное дерево	правильное дерево

Дерево очень похоже на правильное только в нем бактерия GEOKA расположена не в том месте
(ветвь {GEOKA,CLOTE,CLOB1,FINM2} против {BACAN,BACSU,LACDA,LACAC,ENTFA}
вместо ветви {BACAN,BACSU,GEOKA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA} ) Нетривиальные ветви: ветвь {LACDA,LACAC} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {LACDA,LACAC,ENTFA} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {BACAN,BACSU} против {CLOTE,CLOB1,FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,GEOKA},
ветвь {CLOTE,CLOB1} против {FINM2,LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},
ветвь {CLOTE,CLOB1,FINM2} против {LACDA,LACAC,ENTFA,BACAN,BACSU,GEOKA},

© Julia Chudakova