Занятие 2
Реконструкция филогенетических деревьев1)Пользуясь таксономическим сервисом NCBI были определены таксоны выбранных бактерий:
| Название | Мнемоника | Таксономия |
| Bacillus anthracis | BACAN | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus cereus group |
| Clostridium tetani | CLOTE | Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium |
| Geobacillus kaustophilus | GEOKA | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Geobacillus |
| Lactobacillus delbrueckii | LACDA | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Lactobacillus |
| Lactococcus lactis | LACLM | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Streptococcaceae; Lactococcus |
| Listeria monocytogenes | LISMO | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Listeriaceae; Listeria |
| Streptococcus pyogenes | STRP1 | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Streptococcaceae; Streptococcus |
| Streptococcus pneumoniae | STRPN | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Streptococcaceae; Streptococcus |
{STRPN,STRP1,LACLM,LACDA,BACAN,GEOKA,LISMO} vs {CLOTE} -тривиальная ветвь, отделяющая класс Clostridia от представителей класса Bacilli
{STRPN,STRP1,LACLM,LACDA} - ветвь,отделяющая бактории порядка Lactobacillales
{BACAN,GEOKA,LISMO} - порядок Bacillales
{STRPN,STRP1,LACLM} - ветвь, отделяющая бактерий семейства Streptococcaceae
{BACAN,GEOKA}- ветвь,объединияющая представителей семейства Bacillaceae
2)Из Swiss-Prot были получены последовательности белков с функцией рибосомного белка L3.
3)Программой muscle было построено множественное выравнивание
5)Реконструкция дерева была произведена программой fprotpars пакета EMBOSS. Было получено 3 дерева:
скобочные формулы:
((LISMO,((BACAN,GEOKA),(((STRPN,STRP1),LACLM),LACDA))),CLOTE)[0.3333];
((LISMO,(GEOKA,(BACAN,(((STRPN,STRP1),LACLM),LACDA)))),CLOTE)[0.3333];
((GEOKA,(BACAN,(LISMO,(((STRPN,STRP1),LACLM),LACDA)))),CLOTE)[0.3333];
Изображения:
+-----------------LISMO
!
! +--BACAN
+--5 +-----------7
! ! ! +--GEOKA
! ! !
! +--6 +--STRPN
! ! +--4
1 ! +--3 +--STRP1
! ! ! !
! +-----2 +-----LACLM
! !
! +--------LACDA
!
+--------------------CLOTE
+-----------------LISMO
!
+--5 +--------------GEOKA
! ! !
! +--6 +-----------BACAN
! ! !
! ! ! +--STRPN
! +--7 +--4
1 ! +--3 +--STRP1
! ! ! !
! +--2 +-----LACLM
! !
! +--------LACDA
!
+--------------------CLOTE
+-----------------GEOKA
!
+--6 +--------------BACAN
! ! !
! +--7 +-----------LISMO
! ! !
! ! ! +--STRPN
! +--5 +--4
1 ! +--3 +--STRP1
! ! ! !
! +--2 +-----LACLM
! !
! +--------LACDA
!
+--------------------CLOTE
Ветви первого дерева:
{BACAN,GEOKA} vs {STRPN,STRP1,LACLM,LACDA}
{STRPN,STRP1} vs {LACLM,LACDA,BACAN,GEOKA,LISMO,CLOTE}
{STRPN,STRP1,LACLM} vs {LACDA,BACAN,GEOKA,LISMO,CLOTE}
{STRPN,STRP1,LACLM,LACDA} vs {BACAN,GEOKA,LISMO,CLOTE}
{BACAN,GEOKA,STRPN,STRP1,LACLM,LACDA} vs {CLOTE,LISMO}
Из них правильные первые четыре.
6)Эволюционные расстояния между последовательностями (программа fprotdist):
RL3_CLOTE 0.000000 0.809663 0.685690 0.637641 0.642177 0.708637 0.645141 0.707765 RL3_LACDA 0.809663 0.000000 0.398102 0.407527 0.364714 0.443709 0.449966 0.488398 RL3_LACLM 0.685690 0.398102 0.000000 0.199754 0.184907 0.344516 0.406922 0.355444 RL3_STRP1 0.637641 0.407527 0.199754 0.000000 0.089294 0.254133 0.324896 0.295997 RL3_STRPN 0.642177 0.364714 0.184907 0.089294 0.000000 0.267741 0.318154 0.261682 RL3_LISMO 0.708637 0.443709 0.344516 0.254133 0.267741 0.000000 0.297191 0.251332 RL3_GEOKA 0.645141 0.449966 0.406922 0.324896 0.318154 0.297191 0.000000 0.243719 RL3_BACAN 0.707765 0.488398 0.355444 0.295997 0.261682 0.251332 0.243719 0.000000Пример 1:
d(LACLM-STRP1)=0.199754
d(STRP1-STRPN)=0.089294
d(LACLM-STRPN)=0.184907
Отклонение от ультраметричности= 0.199754-0ю184907=0.014847
Пример 2:
d(LACDA-LACLM)=0.398102
d(LACLM-STRP1)=0.199754
d(STRP1-STRPN)=0.089294
d(LACDA-STRP1)=0.407527
d(LACLM-STRPN)=0.184907
d(LACDA-STRPN)=0.364714
d(LACDA-LACLM)+d(LACLM-STRPN)=0.398102+0.184907=0.583009
d(LACDA-STRP1)+d(LACLM-STRPN)=0.407527+0.184907=0.592434
d(LACDA-STRPN)+d(LACLM-STRP1)=0.364714+0.199754=0.564468
Отклонение от аддитивности=0.592434-0.583009=0.009425 (+ первые два занчения больше теретьего)
7)Реконструкция дерева,полученная с помощью алгоритмов Neighbor-Joining и UPGMA (программа fneighbor):
Алгоритм Neighbor-Joining посторил правильное! дерево,все ветви верные,хотя дерево неукоренное.
Ветви дерева,построенного UPGMA:
{STRPN,STRP1} vs {LACLM,LACDA,BACAN,GEOKA,LISMO,CLOTE}
{STRPN,STRP1,LACLM} vs {LACDA,BACAN,GEOKA,LISMO,CLOTE}
{GEOKA,BACAN} vs {LACLM,LACDA,STRPN,STRP1,LISMO,CLOTE}
{GEOKA,BACAN,LISMO} vs {LACLM,LACDA,STRPN,STRP1,CLOTE}
{GEOKA,BACAN,LISMO,STRPN,STRP1,LACLM} vs {LACDA,CLOTE}
Правильные из них 1,2,3,4.
Основынм недостатком fprotpars я считаю неединтсвенность ответа программы в ходе реализации метода максимальной экономии.