Четвертый семестр

Моделирование эволюции гена.

Изображение дерева, описанного скобочной формулой.

С помощью Paint получено изображение дерева.
Скобочная формула:
((А:60,В:60):30,(((С:23,D:23):7,Е:30):10,F:40):60); или в рассчете на 1 н.о.
((А:0,6,В:0,6):0,3,(((С:0,23,D:0,23):0,07,Е:0,3):0,1,F:0,4):0,6);

Описание ветвей дерева как разбиения множества листьев.

Получение мутантов, соответствующих листьям и узлам дерева, считая, что в корне находится последовательность гена dna X

• длина гена: 1932 н.о.
• формула для пересчёта расстояний в число мутаций в гене: (длина ветви/100)*1931.
• Скрипт
  

  msbar gene.fasta AB.fasta -point 4 -count 579 -auto
  msbar AB.fasta A.fasta -point 4 -count 1159 -auto
  msbar AB.fasta B.fasta -point 4 -count 1159 -auto
  msbar gene.fasta CDEF.fasta -point 4 -count 1159 -auto
  msbar CDEF.fasta F.fasta -point 4 -count 772 -auto
  msbar CDEF.fasta CDE.fasta -point 4 -count 193 -auto
  msbar CDE.fasta CD.fasta -point 4 -count 135 -auto
  msbar CDE.fasta E.fasta -point 4 -count 579 -auto
  msbar CD.fasta C.fasta -point 4 -count 444 -auto
  msbar CD.fasta D.fasta -point 4 -count 444 -auto
  

Реконструкция по последовательностям мутантов дерева алгоритмами UPGMA, Neighbor-joining и максимального правдоподобия.

• алгоритм максимального правдоподобия
• команда: fdnaml all.fasta -ttratio 1 -auto
• "текстово-графическое" изображение дерева:
  

  
    +------------b         
    |  
    |                      +----------F         
    |                      |  
    1----------------------4     +-----c         
    |                      |  +--2  
    |                      +--3  +----d         
    |                         |  
    |                         +------E         
    |  
    +--------------a         
  
  


Чтобы реконструировать дерево алгоритмами UPGMA или Neighbor-joining, надо посчитать попарные расстояния между последовательностями программой: fdnadist all.fasta -ttratio 1 -auto

• алгоритм Neighbor-joining
• команда: fneighbor all.fdnadist -auto -outfile 1.fneighbor
• "текстово-графическое" изображение дерева:
  

  
    +------------b         
    ! 
    !                            +-----c         
    !                          +-2 
    !                        +-3 +-----d         
    !                        ! ! 
    1------------------------4 +-------E         
    !                        ! 
    !                        +---------F         
    ! 
    +--------------a         
  
  

• алгоритм UPGMA
• команда: fneighbor all.fdnadist -treetype u -auto -outfile 2.fneighbor
• "текстово-графическое" изображение дерева:
  

  
  
                        +---------------------------a         
    +-------------------4 
    !                   +---------------------------b         
    ! 
  --5                                    +----------c         
    !                                +---1 
    !                            +---2   +----------d         
    !                            !   ! 
    +----------------------------3   +--------------E         
                                 ! 
                                 +------------------F         
  
  
  

Сравнение реконструированных деревьев между собой и с правильным деревом

В таблице в 1-ом столбике все ветви, встреченные во всех ваших деревьях, а в правой четыре столбца, соответствующие четырём построенным деревьям. Знаком + отмечено, в каких деревьях встретилась данная ветвь.

A	B	C	D	E	F	правильное дерево	Максимальное правдоподобие	Neighbor-joining	UPGMA
*	*	.	.	.	.	+	+	+	+
*	*	.	.	.	*	+	+	+	+
*	*	.	.	*	*	+	+	+	+

Таким образом, ветви во всех трех реконструкциях определены правильно, топология построенных деревьев одинакова и совпадает с исходным.

Бутстреп-анализ множественного выравнивания и построение консенсуного дерева.

Set (species in order)     How many times out of    1.00


..***.                      1.00
.****.                      1.00
...**.                      1.00

                +--------------------F
         +--1.0-|
         |      |      +-------------E
         |      +--1.0-|
  +------|             |      +------d
  |      |             +--1.0-|
  |      |                    +------c
  |      |
  |      +---------------------------a
  |
  +----------------------------------b

Дерево, созданное пргораммой fdrawtree на основе скобочной записи: