Занятие 1.

На главную
Назад

Отобранные бактерии :

Название	Мнемоника
Bacillus anthracis	BACAN
Bacillus subtilis	BACSU
Enterococcus faecalis	ENTFA
Geobacillus kaustophilus	GEOKA
Lactobacillus acidophilus	LACAC
Listeria monocytogenes	LISMO
Staphylococcus epidermidis	STAES
Thermoanaerobacter tengcongensis	THETN

Скобочная формула дерева

(THETN,((LACAC,ENTFA),(STAES,(LISMO,(GEOKA,(BACAN,BACSU))))));
  

Изображение дерева

Ветви дерева

Дерево содержит 5 нетривиальныx ветвей:
1). {LACAC, ENTFA} против {THETN, STAES, LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU}
2). {STAES, LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU} против {LACAC, ENTFA, THETN}
3). {LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU} против {STAES, LACAC, ENTFA, THETN}
4). {GEOKA, BACAN, BACSU} против {STAES, LISMO, LACAC, ENTFA, THETN}
5). {BACAN, BACSU} против {GEOKA, STAES, LISMO, LACAC, ENTFA, THETN}

Занятие 2.

1). Таксономия выбраных бактерий:

BACAN	Bacillus anthracis	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus cereus group
BACSU	Bacillus subtilis	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus cereus group
ENTFA	Enterococcus faecalis	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Enterococcaceae; Enterococcus
GEOKA	Geobacillus kaustophilus	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Geobacillus
LACAC	Lactobacillus acidophilus	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Lactobacillus
LISMO	Listeria monocytogenes	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Listeriaceae; Listeria
STAES	Staphylococcus epidermidis	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae; Staphylococcus
THETN	Thermoanaerobacter tengcongensis	cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Thermoanaerobacterales; Thermoanaerobacteraceae; Caldanaerobacter; Caldanaerobacter subterraneus

Clostridia и Bacilli разделяет {BACAN, BACSU, GEOKA, STAES, LISMO, LACAC, ENTFA}vs{THETN}
Lactobacillales выделяет {LACAC, ENTFA} vs{THETN, STAES, LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU}
Bacillales выделяет {STAES, LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU} vs {LACAC, ENTFA, THETN}
Bacillus cereus group выделяет {BACAN, BACSU} vs {GEOKA, STAES, LISMO, LACAC, ENTFA, THETN}

2).Для реконструкции филогенетического дерева был выбран рибосомный белок S12.

3).Выравнивание в формате FASTA :

aligned.fasta

4).Тоже самое, но с раскрашенными по таксонам консервативными позициями.

- Clostridia;      - Lactobacillales;      - Bacillales;
- Bacillaceae;      - Bacillus

Пример диагностических позиций :
L в 73 позиции встречается только у Lactobacillales
у всех Bacilli в позициях 21 и 25 S и N, а у Clostridia - A и Q.

5).Реконструкция дерева программой fprotpars.

Программа выдала одно дерево, которое не совпадает с правильным :
fprotpars - tree

     +-----------------STAES     
     !  
  +--2  +--------------LISMO     
  !  !  !  
  !  !  !        +-----BACSU     
  !  +--7  +-----4  
  !     !  !     !  +--GEOKA     
  !     !  !     +--5  
  1     +--3        +--BACAN     
  !        !  
  !        !        +--ENTFA     
  !        +--------6  
  !                 +--LACAC     
  !  
  +--------------------THETN     

((STAES,(LISMO,((BACSU,(GEOKA,BACAN)),(ENTFA,LACAC)))),THETN);

Неправильно построенные ветви :

ветвь {GEOKA,BACAN} vs {BACSU,STAES,LISMO,THETN,ENTFA,LACAC}
ветвь {BACSU,GEOKA,BACAN,ENTFA,LACAC} vs {STAES,LISMO,THETN}
ветвь {LISMO, THETN, STAES} vs {LACAC, ENTFA, GEOKA, BACAN, BACSU}

Правильно построенные ветви :

ветвь {BACSU,GEOKA,BACAN} vs {BACSU,STAES,LISMO,THETN,ENTFA,LACAC}
ветвь {LACAC, ENTFA} против {THETN, STAES, LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU}

Отсутствующие правильные ветви :

{STAES, LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU} vs {LACAC, ENTFA, THETN}
{LISMO, GEOKA, BACAN, BACSU} vs {STAES, LACAC, ENTFA, THETN}
{BACAN, BACSU} vs {GEOKA, STAES, LISMO, LACAC, ENTFA, THETN}

6).Оценка эволюционных расстояния программой fprotdist.

матрица расстояний

Ультраметричность : из трёх расстояний между тремя объектами два всегда равны между собой и не меньше третьего d(A,B) >= d(B,C) то d(A,C) = d(A,B).

      Наблюдается отклонение расстояний от ультаметричности : d(THETN,BACAN) = 0.287349, d(BACAN,GEOKA) = 0.121361, d(THETN,GEOKA) = 0.229253;
      Расстояния отклоняются от ультаметричности на 14,4% от среднего расстояния.

Аддитивность : если есть четыре последовательности A,B,C,D, то из трёх сумм d(A,B)+d(C,D) , d(A,C)+d(B,D) , d(A,D)+d(B,C) две равны между собой и больше третьей.

      d(THETN,BACSU) = 0.280362 , d(THETN,BACAN) = 0.287349, d(THETN,GEOKA) = 0.229253;
      d(BACAN,GEOKA) = 0.121361, d(BACSU,GEOKA) = 0.090655, d(BACSU,BACAN) = 0.131405;

      d(THETN,BACAN) + (BACSU,GEOKA) = 0.378004;
      d(THETN,BACSU) + (BACAN,GEOKA) = 0.401723;
      d(THETN,GEOKA) + (BACAN,BACSU) = 0.360658;
      Расстояния отклоняются от аддитивности на 6,2% от среднего расстояния.

7).Реконструкция дерева программой fneighbor.

Алгоритм UPGMA выдаёт укоренённое дерево с длинами ветвей. Его можно применять, если справедлива гипотеза молекулярных часов (матрица расстояний не слишком далека от ультраметрической), а в данном случае это не так.
(THETN, (STAES, (LACAC, (ENTFA, LISMO), (BACSU, GEOKA), BACAN)));

Алгоритм Neighbor-Joining выдаёт неукоренённое дерево с длинами ветвей; не предполагает молекулярных часов.
(GEOKA, ((LACAC, BACAN), (((STAES, ENTFA), LISMO), BACSU)), THETN);

Выводы :

      Наиболее правильная реконструкция дерева получается с помощью программы fprotpars.
Во всех реконструированных деревьях встречается ветвь {BACSU, GEOKA}vs{BACAN, ...} , хотя правильно
{BACSU, BACAN}vs{GEOKA, ...}. Вероятно, это связано с тем, что последовательности белка RS12 BACSU и GEOKA действительно более похожи, чем BACSU и BACAN. Данный пример демонстрирует, что для построения наиболее правильного филогенетического дерева нужно сравнивать как можно больше белков.

8).^*TreeTop.

В результате были получены 2 дерева, построенные по кластерному и топологическому алгоритму.