Реконструкция филогенетических деревьев

Проанализируем филогенетическое дерево, полученное в предыдущем разделе, с точки зрения таксономии. С попомщью таксономического сервиса NCBI опишем таксономическое положение каждого вида.

Название	Мнемоника	Тип	Класс	Отряд	Семейство
Clostridium tetani	CLOTE	Firmicutes	Clostridia	Clostridiales	Clostridiaceae
Bacillus subtilis	BACSU	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae
Lactobacillus delbrueckii	LACDA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Lactobacillaceae
Enterococcus faecalis	ENTFA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Enterococcaceae
Staphylococcus epidermidis	STAES	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Staphylococcaceae
Streptococcus pneumoniae	STRPN	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Streptococcaceae
Listeria monocytogenes	LISMO	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Listeriaceae

Рисунок 1. Таксономическое положение выбранных видов.

Один из выбранных организмов относится к классу Clostridia, остальные - к классу Bacilli, из них 3 к отряду Lactobacillales и 3 к отряду Bacillales. Внутри каждого из отрядов все виды принадлежат к разным семействам.

Восстановление дерева по последовательностям пептидил-тРНК гидролазы

С сайта Uniprot были вяты последовательности в формате fasta пептидил-тРНК гидролаз семи выбранных видов бактерий. Эти последовательности были выровнены программой MUSCLE, выравнивание визуализировано в программе Jalview, раскрашено по проценту identity и переведено в формат блоков.

Рисунок 2. Выравнивание последовательностей пептидил-тРНК гидролаз выбранных видов.

Программа Jalview позволяет реконструировать филогенетическое дерево по выравниванию четырьмя способами. Использовав все 4, было получено 4 файла в формате newick, которые потом были открыты в программе Mega,которая и визуализировала построенные деревья. Проанализируем полученные результаты.

.	Average distancy	Neighbour joining
Using % identity	1	3
Using BLOSUM62	2	4

Сравним топологию деревьев с правильным. Видно, что реконструированные деревья не так уж сильно отличаются от правильного. Дерево 3 вообще можно получить из правильного переукоренением. Проверим, какие ветви, отсутствующие на правильном дереве, есть на реконструированных, и наоборот.

.	1 и 2 (одинаковые деревья)	3	4
Есть только на правильном	{STRPN, ENTFA, LACDA}vs{CLOTE, STAES, LISMO, BACSU}	-	{STRPN, ENTFA, LACDA}vs{CLOTE, STAES, LISMO, BACSU}
Есть только на полученном	{LACDA, CLOTE}vs{STAES, LISMO, BACSU, STRPN, ENTFA}	-	{ENTFA, STRPN, LISMO, BACSU}vs{CLOTE, LACDA, STAES}

Реконструируем дерево ее одним способом. Загрузим выравнивание напрямую в Mega и восстановим дерево по Maximum parsinomy. Mega строит неукоренное дерево, как и большинство программ, укореним его.

Рисунок 3. Неукорененное (сверху) и укорененное (снизу) деревья реконструированные Mega.

Сравним это дерево с правильным. В полученном дереве есть несколкьо ветвей, которых нет в правильном:,

{LACDA, STRPN}vs{others}, {LACDA, STRPN, ENTFA, STAES}vs{others}, {LACDA, STRPN, ENTFA, STAES, BACSU}vs{others}

Итак, подведем итог реконструкции. Реконструкция, проведенная в JalView восстановила правильное дерево достаточно точно (отличие на 1 нетривиальную ветвь). В то же время, реконструкция методом "наибольшей экономии" в Mega дала менее точный результат (отличиена 3 ветви).