Реконструкция филогенетического дерева по нуклеотидным последовательностям

Отобранные бактерии:

Вид организма	Мнемоника	EMBL AC	Координаты 16S rRNA	Цепь
Bacillus subtilis	BACSU	D26185	73411..74963	+
Clostridium tetani	CLOTE	AE015927	complement(8715..10223)	-
Enterococcus faecalis	ENTFA	AE016830	248466..249987	+
Lactobacillus acidophilus	LACAC	CP000033	59255..60826	+
Lactococcus lactis	LACLM	AM406671	511423..512971	+
Listeria monocytogenes	LISMO	AL591974	37466..39020	+
Staphylococcus epidermidis	STAES	AE015929	complement(1598006..1599559)	-
Streptococcus pneumoniae	STRPN	AE005672	1353039..1354581	+

* В геноме Streptococcus pneumoniae (STRPN) не аннотированы rRNA. Координаты 16S rRNA были определены с помощью blastn:

./blastn -task blastn -subject ae005672.entret -query am406671.fasta -out
			ae005672.blast -evalue 0.001

Множественное выравнивание отобранных последовательностей 16S rRNA было построено в программе Muscle:
./muscle -in 16S_rRNA.fasta -out 16S_rRNA.aln

Сравнение правильного дерева с деревьями, реконструированными по нуклеотидным последовательностям:

Правильное дерево

Neighbour Joining, Bootstrap consensus tree, 500 Replications	Maximum Likelihood, Bootstrap consensus tree, 500 Replications

* Bootstrap consensus tree не отличаются от Original tree.

Деревья, реконструированные по нуклеотидным последовательностям, были укоренены так, чтобы Clostridium tetani (CLOTE) находился против клады, образованной таксоном Bacilli. Полученные укоренения не соответствуют правильному дереву.

Неправильные ветви дерева, реконструированного алгоритмом Neighbour Joining:
• Bacillus subtilis (BACSU) ближе к Staphylococcus epidermidis (STAES), чем к Listeria monocytogenes (LISMO)
(ветвь неправильная, но имеет хорошую поддержку, т.к. отличается от правильного дерева незначительно)
• Enterococcus faecalis (ENTFA) принадлежит таксону Bacillales, а не таксону Lactobacillales
(ветвь спорная, т.к. образуется лишь в 51% случаев)
• Lactobacillus acidophilus (LACAC) образует отдельную ветвь, а не принадлежит таксону Lactobacillales
(ветвь спорная, т.к. образуется лишь в 40% случаев)

Неправильные ветви дерева, реконструированного алгоритмом Maximum Likelihood:
• Bacillus subtilis (BACSU) ближе к Staphylococcus epidermidis (STAES), чем к Listeria monocytogenes (LISMO)
(ветвь неправильная, но имеет хорошую поддержку, т.к. отличается от правильного дерева незначительно)
• Lactobacillus acidophilus (LACAC) образует отдельную ветвь, а не принадлежит таксону Lactobacillales
(ветвь спорная, т.к. образуется лишь в 55% случаев)

Сравнение правильного дерева с деревьями, реконструированными по аминокислотным последовательностям и по нуклеотидным последовательностям:

Дерево, реконструированное по аминокислотным последовательностям, лучше соответствует правильному дереву, чем дерево, реконструированное по нуклеотидным последовательностям. Например, алгоритмом Neighbour Joining с использованием Bootstrap удалось реконструировать правильное дерево отобранных бактерий по аминокислотным последовательностям пептидил-тРНК гидролаз. По нуктеотидным последовательностям 16S rRNA не удалось реконструировать правильное дерево отобранных бактерий ни алгоритмом Neighbour Joining, ни алгоритмом Maximum Likelihood.

Реконструкция филогенетического дерева ортологов и паралогов

Отобранные бактерии:

Вид организма	Мнемоника
Bacillus subtilis	BACSU
Clostridium tetani	CLOTE
Enterococcus faecalis	ENTFA
Lactobacillus acidophilus	LACAC
Lactococcus lactis	LACLM
Listeria monocytogenes	LISMO
Staphylococcus epidermidis	STAES
Streptococcus pneumoniae	STRPN

Множественное выравнивание гомологов CLPX_BACSU, найденных с e-value = 0.00001 среди белков отобранных бактерий, было построено в программе Muscle:
./muscle -in clpX.fasta -out clpX.aln

Дерево ортологов и паралогов, реконструированное по аминокислотным последовательностям:

Neighbour Joining,
Bootstrap consensus tree, 200 Replications

* Bootstrap consensus tree не отличается от Original tree.

На реконструированном дереве красным цветом отмечены узлы, в которых произошло видообразование, синим цветом отмечен узел, в котором произошла дупликация гена и синим цветом отмечены ветви, соответствующие паралогам бактерии BACSU.