Практикумы 1-4

Отобранные бактерии

Escherichia coli	ECOLI
Yersinia pestis	YERPE
Pasteurella multocida	PASMU
Pseudomonas mendocina	PSEMY
Rhizobium meliloti	RHIME
Bartonella henselae	BARHE
Roseobacter denitrificans	ROSDO
Paracoccus denitrificans	PARDP

Скобочная формула дерева

((((ECOLI,YERPE),PASMU),PSEMY),((RHIME,BARHE),(ROSDO,PARDP)));

Изображение дерева

Ветви дерева

1) (RHIME;BARHE) vs (ROSDO;PARDP;ECOLI;YERPE;PASMU;PSEMY)

2) (ROSDO;PARDP) vs (RHIME;BARHE;ECOLI;YERPE;PASMU;PSEMY)

3) (RHIME;BARHE;ROSDO;PARDP) vs (ECOLI;YERPE;PASMU;PSEMY)

4) (RHIME;BARHE;ROSDO;PARDP;PSEMY) vs (ECOLI;YERPE;PASMU)

5) (RHIME;BARHE;ROSDO;PARDP;PSEMY;PASMU) vs (ECOLI;YERPE)

Нетривиальные ветви:

Enterobacterales(ECOLI; YERPE) vs (RHIME; BARHE; ROCDO; PARDP; PSEMY; PASMY)

Hyphomicrobiales(RHIME; BARHE) vs (ECOLI; YERPE; ROCDO; PARDP; PSEMY; PASMY)

Rhodobacterales(ROCDO; PARDP) vs (ECOLI; YERPE; RHIME; BARHE; PSEMY; PASMY)

Gammaproteobacteria(RHIME; BARHE; ROCDO; PARDP) vs Alphaproteobacteria(ECOLI; YERPE; PSEMY; PASMY)

Практикум 2

Был взят белок RS4. Белок входит в состав 30S (малой субъединицы) РНК прокариот. Этот комплекс участвует в связывании транспортной РНК с информационной РНК (мРНК).

MAFFT → FastME

FastMe - метод минимальной эволюции - матричный метод (дистанционный), создает матрицу длин. В нем выбирается дерево с наименьшей длиной, то есть сумма длин всех ветвей минимальна. Почему минимальной эволюции - потому что чем меньше длина ветвей, тем меньше мутаций произошло и тем ближе организмы друг к другу эволюционно. лучший вариант - организмы прям очень близко, значит 'эволюции' (мутаций) было мало.

Исходное дерево

Укорененное дерево

Скобочная формула

((((PASMU:0.059328,(YERPE:0.038023,ECOLI:0.00378):0.053713):0.041226,PSEMY:0.277731):1.202335,ROSDO:0.102848):0.001704,(BARHE:0.120561,RHIME:0.116222):0.084352,PARDP:0.091153)

MAFFT → TNT

TNT - метод максимальной экономии - символьный метод. Сравниваются отдельные позиции и выбираются деревья с наименьшим количеством различий. Последовательность эволюционных шагов для получения этих деревьев минимальна. Для уменьшения времени работы, алгоритм рассматривает не все сайты, а только те, которые встретились в двух и больше последовательностях, поэтому может выдавать плохие варианты.

Исходное дерево

Скобочная формула дерева

(ECOLI,(YERPE,(PASMU,(PSEMY,(RHIME,BARHE,(ROSDO,PARDP))))))

MAFFT → PhyML

PhyML - наибольшего правдоподобия - тоже символьный. Строит все возможные деревья и выбирает "наиболее правдоподобные". Почему он так хорош - для каждого сайта рассматриваются все возможные мутации и в итоге перебираются вот прям вообще все возможные деревья. Из этих деревьев выбирается вариант с наименьшим числом произошедших мутаций.

Исходное дерево

Укорененное дерево

Скобочная формула

(YERPE:0.02920801, ECOLI:0.01726098, (PASMU:0.05427734, (PSEMY:0.2232599, (ROSDO:0.02848571, (PARDP:0.09242506, (RHIME:0.10106647, BARHE:0.14828855) :0.09764209):0.0738853):1.15851319):0.09060238):0.06156671

Практикум 3

Укоренение с использованием BACSU

Дерево, полученное при укоренении с BACSU

Исходное дерево

Бутстреп

Совпадающие с эталоном ветви поддержаны хорошо.

Построение дерева по нуклеотидным последовательностям

Реконструкция филогении была выполнена с помощью FastME, так как метод PhyML работал бы очень долго, да и такая высокая точность нам не нужна.

Причина, по которой деревья могут не совпадать, кроется в дупликации генов, потери генов и горизонтальный перенос. Если в предковом виде происходит дупликация гена, изменения в каждой из копий происходят независимо от другой, и обе копии наследуются потомками.

Практикум 4

Составление списка гомологичных белков, включающих паралоги

Реконструкция и визуализация

Паралоги:

CLPX_ROSDO HLSU_ROSDO

A1BBJ2_PARDP A1AZV8_PARDP

RUVB_BARHE A0A0H3LXZ4_BARHE

Ортологи:

CLPX_RHIME CLPX_BARHE

RUVB_PARDP RUVB_ROSDO

HSLU_PSEMY HSLU_PARDP

Скобочная формула дерева

По ссылке можно найти скобочную формулу данного дерева.

Ортологи

Ортологи - это гомологичные белки из разных организмов, разошедшиеся в процессе видообразования и выполняющие одну и ту же функцию (чаще всего).

Разным цветом выделены разные группы ортологов.

Зеленым выделена ветка RUVB: RUVB_PARDP, RUVB_ROSDO, RUVB_BARHE

Бордовым выделена ветка ORT_1: Q9CNJ2_PASMU, A0A5P8YCE6_YERPE, FTSH_ECOLI, Q92M98_RHIME, A0A0H3LXZ4_BARHE, A1AZV8_PARDP, Q167Z2_ROSD

Желтым выделена ветка ORT_2: Q16C81_ROSDO, A1AY35_PARDP

Оранжевым выделена ветка ORT_3: CLPA_ECOLI, A0A5P8YGZ0_YERPE, A1B8N4_PARDP

Бирюзовым выделена ветка CLPX: CLPX_PARDP, CLPX_ROSDO, CLPX_BARHE, CLPX_RHIME, CLPX_PASMU, CLPX_PSEMY, CLPX_YERPE, CLPX_ECOLI

Фиолетовым выделена ветка HSLU: HSLU_YERPE, HSLU_ECOLI, HSLU_PASMU, HSLU_PSEMY, HSLU_RHIME, HSLU_BARHE, HSLU_ROSDO, HSLU_PARDP

Паралоги

Паралоги -это гомологичные белки, принадлежащие одному организму. Они возникают в результате дупликации гена и могут разойтись в процессе эволюции настолько, что начнут выполнять разные функции.

Разным цветом выделены паралоги.

Зеленым выделены белки-паралоги организма PARDP

Красным выделены белки-паралоги организма ROSDO

Желтым выделены белки-паралоги организма YERPE

Выводы:

Найденные белки присутсвуют во всех организмах.

Все реконструкции соответствуют эталонным, хотя в некоторых деревьях есть неразрешенные ветви.