Практикум 4

Практикум 4. Реконструкция филогении

Для этого практикума мной были выбраны 7 бактерий отдела Pseudomonadota. В их протеомах проводился поиск достоверных гомологов белка CLPX_ECOLI программой blastp с порогом E-value 0.0001.

Объединение протеомов:

cat ACICJ.fasta BRUSU.fasta PARDP.fasta PSEMY.fasta SHEDO.fasta AGRFC.fasta BURMA.fasta > bact.fasta

Создание базы данных BLAST:

makeblastdb -in bact.fasta -dbtype prot -out my_db

Запуск BLASTP:

blastp -db my_db -query CLPX_ECOLI.fasta -out results -evalue 0.0001

Таблица 1. Список находок из выдачи BLAST

Короткое имя	ID UniProt	Ортологическая группа
`CLPX_SHEDO`	`Q12LA2`	CLPX
`CLPX_PSEMY`	`A4XTZ6`	CLPX
`CLPX_BURMA`	`Q62JK8`	CLPX
`CLPX_AGRFC`	`Q8UFY5`	CLPX
`CLPX_BRUSU`	`Q8G0I5`	CLPX
`CLPX_ACICJ`	`A5FX05`	CLPX
`CLPX_PARDP`	`A1B1H7`	CLPX
`HSLU_PARDP`	`A1B5T0`	HSLU
`HSLU_SHEDO`	`Q12IT8`	HSLU
`HSLU_PSEMY`	`A4XPN6`	HSLU
`HSLU_AGRFC`	`Q8UJ87`	HSLU
`HSLU_ACICJ`	`A5FYD7`	HSLU
`HSLU_BRUSU`	`Q8FY12`	HSLU
`HSLU_BURMA`	`Q62F00`	HSLU
`FTSH_BRUSU`	`A0A0H3GCZ6`	FTSH
`FTSH_AGRFC`	`Q7CT50`	FTSH
`FTSH_ACICJ`	`A5FVF9`	FTSH
`FTSH_PARDP`	`A1AZV8`	FTSH

BLAST выявил три ортологические группы: CLPX (7 последовательностей), HSLU (7 последовательностей), FTSH (4 последовательности).

Реконструкция дерева

Выравнивание выполнено программой MAFFT (mafft --auto). Дерево построено в IQ-TREE с моделью MtREV и стандартным бутстрепом 100.

Команда: iqtree -s aligned.fasta -m MtREV -b 100 -pre tree_run -T AUTO

Формула дерева в формате Newick: tree.newick

Пары ортологов

CLPX_SHEDO – CLPX_PSEMY

HSLU_BRUSU – HSLU_BURMA

FTSH_ACICJ – FTSH_PARDP

Пары паралогов

CLPX_ACICJ – HSLU_ACICJ

CLPX_BRUSU – FTSH_BRUSU

CLPX_PARDP – HSLU_PARDP

Раскрашенное дерево — Рисунок 1. Дерево гомологичных белков бактерий отдела Pseudomonadota с покрашенными ортологическими группами (CLPX — красный, HSLU — синий, FTSH — зелёный). Укоренение в среднюю точку, реконструкция IQ-TREE, модель MtREV, бутстреп 100.

Схлопнутое дерево — Рисунок 2. То же дерево со схлопнутыми ортологическими группами CLPX, HSLU и FTSH. Группа CLPX содержит 7 последовательностей (все 7 бактерий), HSLU — 7 последовательностей (все 7 бактерий), FTSH — 4 последовательности (ACICJ, BRUSU, PARDP, AGRFC).

Описание ортологических групп

Группа CLPX — 7 последовательностей. Присутствуют все 7 выбранных бактерий. Группа монофилетична. Внутри неё выделяются клады, соответствующие филогении бактерий: (AGRFC + BRUSU), (SHEDO + PSEMY), (ACICJ + PARDP). Топология в основном согласуется с референсным деревом, базальные ветви реконструированы с невысокой поддержкой.

Группа HSLU — 7 последовательностей. Присутствуют все 7 выбранных бактерий. Группа монофилетична. Топология хорошо соответствует референсной филогении бактерий: (BRUSU + AGRFC), (SHEDO + PSEMY), (ACICJ + PARDP), BURMA базальна. Реконструкция полностью согласуется с филогенией бактерий.

Группа FTSH — 4 последовательности. Присутствуют только ACICJ, BRUSU, PARDP, AGRFC. Отсутствуют PSEMY, SHEDO, BURMA — вероятно, их FtsH-гомологи не прошли порог E-value. Внутри группы клады (ACICJ + PARDP) и (BRUSU + AGRFC) соответствуют референсному дереву.

Сравнение с референсным деревом бактерий

Группа HSLU реконструирована в полном соответствии с референсным деревом. Группа CLPX в целом согласуется, однако базальные ветви имеют низкие бутстрепы, что говорит о возможной недостоверности топологии в этой части. Группа FTSH в пределах представленных четырёх видов также соответствует референсному дереву.

Референсное дерево — **Рисунок 3. Филогенетическое дерево рассматриваемых бактерий отдела Pseudomonadota (референсное).**