Учебный сайт Левина Ильи, 4-й семестр

Реконструкция филогении

Таксономия отобранных мною бактерий

Таблица 1. Таксономия бактерий
Имя бактерии	Мнемоника	Таксономия	NCBI TaxID
Brucella suis	BRUSU	Bacteria; Proteobacteria; Alphaproteobacteria; Rhizobiales; Brucellaceae; Brucella	29461
Escherichia coli	ECOLI	Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacterales; Enterobacteriaceae; Escherichia	562
Neisseria meningitidis	NEIMA	Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Neisseriales; Neisseriaceae; Neisseria	487
Paracoccus denitrificans	PARDP	Bacteria; Proteobacteria; Alphaproteobacteria; Rhodobacterales; Rhodobacteraceae; Paracoccus	266
Polynucleobacter asymbioticus	POLAQ	Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Burkholderiales; Burkholderiaceae; Polynucleobacter	576611
Saccharophagus degradans	SACD2	Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Cellvibrionales; Cellvibrionaceae; Saccharophagus	86304
Serratia proteamaculans	SERP5	Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacterales; Yersiniaceae; Serratia	28151
Thiobacillus denitrificans	THIDA	Bacteria; Proteobacteria; Betaproteobacteria; Nitrosomonadales; Thiobacillaceae; Thiobacillus	36861

Рис. 1. Филогенетическое дерево бактерий с подписанной таксономией.

Выравнивание белков

Для этого задания я выбрал белок 16S рРНК-метилтрансферазу H с мнемоникой RSMH, так как она больше всех мне понравилась.

Выравнивание этого белка из разных бактерий, приведённых в Таблице 1, я построил с помощью программы JalView, используя алгоритм muscle. Получившееся выравнивание можно найти по ссылке слева.

Собственно реконструкция филогении

Строил филогенетическое дерево белков я с помощью трёх методов: UPGMA, Neighbor-Joining, а также с помощью метода максимальной экономии (Maximum Parsimony). Ниже приведены получившиеся деревья:

Рис. 1. Филогенетическое дерево белка 16S рРНК-метилтрансферазы H, взятой из 8-ми разных видов бактерий, построенное с помощью метода UPGMA.

Рис. 2. Филогенетическое дерево белка 16S рРНК-метилтрансферазы H, взятой из 8-ми разных видов бактерий, построенное с помощью метода Neighbor-Joining.

Рис. 3. Филогенетическое дерево белка 16S рРНК-метилтрансферазы H, взятой из 8-ми разных видов бактерий, построенное с помощью метода максимальной экономии.

Как мы можем заметить, ближе всех к правильному дереву оказалось дерево с рис. 2, построенное методом Neighbor-Joining (2 неправильные ветви). Думаю, что это можно объяснить таким образом:

Во-первых, метод UPGMA, строя филогенетическое древо, подразумевает, что работают молекулярные часы. Но вот нам достоверно не известно, работают ли молекулярные часы по отношению к нашим белку и бактериям, или нет, они там могут и не работать, или работать с погрешностью (если я правильно понимаю, о чём говорю). И я думаю, что именно поэтому UPGMA ошибся в построении филогенетического древа (3 неправильные ветви);
Во-вторых, метод максимальной экономии сам по себе был сделан, как метод грубой быстрой оценки, в угоду скорости, так что скорее всего именно поэтому его дерево оказалось достаточно далеко от референса (3 неправильные ветви);

Полученные деревья в формате Newick: UPGMA_tree.nwk, N-Jm_tree.nwk, MaxParsimony_tree.nwk.