Филогенетические деревья.

Занятие 1. Филогенетические деревья.

Для построения дерева были отобраны следующие бактерии.

Название		Мнемоника
Clostridium tetani	Столбнячная палочка	CLOTE
Clostridium botulinum	Ботулина	CLOBA
Listeria monocytogenes serovar 1/2a	Листерия	LISMO
Staphylococcus aureus	Золотистый стафилококк	STAAR
Enterococcus faecalis	Энтерококк фекальный	ENTFA
Bacillus anthracis	Бацилла антракса	BACAN
Geobacillus kaustophilus		GEOKA

Скобочная формула дерева ((CLOTE,СLOBA),(ENTFA,((BAСAN,GEOKA,LISMO),STAAR)));

Изображение дерева

Данное дерево содержит 3 нетривиальные ветви.

1. {CLOTE,CLOBA} vs  {ENTFA,BACAN,GEOKA,LISMO,STAAR}
2. {BACAN,GEOKA,LISMO,STAAR} vs {CLOTE,CLOBA,ENTFA}
3. {BACAN,GEOKA,LISMO}vs {CLOTE,CLOBA,ENTFA,STAAR}

Занятие 2. Реконструкция филогении.

• Пользуясь таксономическим сервером NCBI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/taxonomy/ определим, к каким таксонам относятся выбранные бактерии, а также какие нетривиальные ветви на дереве отобранных бактерий выделяют какие-нибудь из таксонов. Ниже в таблице представлена таксономия бактерий согласно серверу NCBI.

Clostridium tetani	Terrabacteria group; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium
Clostridium botulinum	Terrabacteria group; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium
Listeria monocytogenes serovar 1/2a	Terrabacteria group; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Listeriaceae; Listeria; Listeria monocytogenes
Staphylococcus aureus	Terrabacteria group; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae; Staphylococcus
Enterococcus faecalis	Terrabacteria group; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Enterococcaceae; Enterococcus
Bacillus anthracis	Terrabacteria group; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae;Bacillus
Geobacillus kaustophilus	Terrabacteria group; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Geobacillus; Geobacillus thermoleovorans group

Соотнесем эти данные с данными о нетривиальных ветвях. Ветви, отделяющие определенный таксон представлены на рисунке.

• Ветвь {CLOTE,CLOBA} vs  {ENTFA,BACAN,GEOKA,LISMO,STAAR} отделяет класс Clostridia от класса Bacilli
• Ветвь {BACAN,GEOKA,LISMO,STAAR} vs {CLOTE,CLOBA,ENTFA} отделяет отряд Bacillales от других таксонов

• Следующей задачей была реконструкция филогенетического дерева по белку .Для реконструкции филогении были выбраны последовательности (из базы Uniprot) рибосомного белка S4 ( мнемоника RS4). Программой Muscle в JalView было построено их выравнивание.
  

Методом "Neighbor Joining Using % Identity" было реконструировано филогенетическое дерево (ссылка на дерево в Newick-формате). 

Ссылка на проект JalView 

Полученное дерево открыли в программе Mega (с сохранением длин ветвей и без). Изображение дерева представлено ниже.

В данном случаем имеем четыре нетривиальные ветви:
({CLOBA,CLOTE}vs {LISMO,STAAR,BACAN,GEOKA,ENTFA})
({LISMO,STAAR,GEOKA,BACAN} vs {ENTFA,CLOBA,CLOTE})
({STAAR,GEOKA,BACAN} vs {LISMO,ENTFA,CLOBA,CLOTE})
({GEOKA,BACAN} vs { STAAR,LISMO,ENTFA,CLOBA,CLOTE})

При сравнении топологий деревьев  замечаем, что за исключением последней ({BACAN,GEOKA,LISMO}vs {CLOTE,CLOBA,ENTFA,STAAR}) нетривиальные ветви одинаковы; появляется новая ветвь ({STAAR,GEOKA,BACAN} vs {LISMO,ENTFA,CLOBA,CLOTE}).

---

© Морозова Екатерина Анатольевна