Практикум 4. Визуализация деревьев

Составление списка гомологичных белков

Для работы blastp протеомы выбранных в предыдущих практикумах бактерий были объединены в один файл и проиндексированы. 

makeblastdb -in all_proteomes.fa -dbtype prot
Далее были найдены гомологи белка CLPX_ECOLI: 
blastp -query clpx_ecoli.fa -db all_proteomes.fa -evalue 0.001 -out clpx_out.txt
Было получено 26 находок (Табл. 1), среди которых АТФ-зависимые Clp протеазы и цинковые протеазы, а также другие белки обладающие АТФазной активностью.

Таблица 1. Результаты blastp
blast

Реконструкция и визуализация

С использованием сервиса NGPhylogeny.fr были выравнены последовательности гомологов (алгоритм MAFFT) и реконструировано дерево (программа FastME c параметрами: "Gamma distributed rates across sites" — No, "Starting tree" — BIONJ, 100 бутстреп реплик). Полученное дерево в Newick формате.
Также было получено изображение в ITOL (Рис. 1):

tree
Рис. 1. Реконструкция дерева

На дереве можно выделить несколько пар отрологов и паралогов (Табл. 2):

Таблица 2. Примеры ортологов и паралогов
Ортологи Паралоги
RUVB BIFLO и RUVB ARTS2 Q8G871 BIFLO и CLPX BIFLO
CLPX RHOJR и CLPX MYCLE Q82EB8 STRAW и Q82QV8 STRAW
A0K1M3 ARTS2 и Q0S6Y7 RHOJR FTSH ACIC1 и A0LRB8_ACIC1

Далее ортологичные группы были покрашены:

tree
Рис. 2. Реконструкция дерева. Группы, содержащие три и менее последовательностей, оставлены черными.

Затем ортологичные группы были схлопнуты:

tree
Рис. 3. Дерево со схлопнутыми ветвями

Фиолетовая клада содержит АТФ-зависимые цинковые протеазы, в ней отсутсвуют белки из бактерий MYCLE, RHOJR, RUBXD. В целом клада соответсвует филогенетическому дереву.

В кладу синего цвета входят функционально разные белки из бактерий RUBXD, BIFLO, STRAW, RHOJR. Веток, совпадающих с ветками дерева филогении бактерий нет.

Оранжевая клада содержит Clp протеазы, в ее состав вошли все бактерии. Как и для дерева филогении характерны ветки {RHOJR, MYCLE} и {STRAW, ACIC1}.