Реконструкция филогении по нуклеотидным последовательностям. Паралоги.

Задание 1.

В данном задании было необходимо построить филогенетическое дерево выбранных бактерий по нуклеотидным последовательностям 16S rRNA. Выбранные для работы бактерии:

Название	Мнемоника
Bradyrhizobium_japonicum_USDA_110_uid57599	BRAJA
Rhizobium_etli_CFN_42_uid58377	RHIEC
Neisseria_meningitidis_MC58_uid57817	NEIMA
Enterobacter_638_uid58727	ENT38
Erwinia_tasmaniensis_Et1_99_uid59029	ERWT9
Escherichia_coli_K_12_substr__MG1655_uid57779	ECOLI
Vibrio_fischeri_ES114_uid58163	VIBFM
Proteus_mirabilis_HI4320_uid61599	PROMH

Поиск проходил по базы полных геномов NCBI, в файлах с расширением .frn, содержащих последовательности РНК. В описаниях последовательностей пришлось удалить всю информацию, оставив лишь мнемонику организма.
Последовательности были выровнены программой MUSCLE. Проект JalView с выравниванием: 16S_rRNA.jar, выравнивание в fasta-формате: alignment.fasta. По данному выравниванию в программе MEGA было построено филогенетическое дерево методом Maximum Likelihood.

Филогенетическое дерево, построенное по последовательностям 16S рРНК методом Maximum Likelihood.

Данное дерево совпадает с правильным.

Задание 2.

Протеомы нужных бактерий были скопированы в один файл, который был назначен базой данных командой makeblastdb (файл proteomes.fasta). Затем по этой базе данных был запущен поиск гомологов с помощью команды blastp с E-value = 0,001.

Результат выдачи blastp.

Выданные белки:

CLPX - ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX
B2VHU5 - ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX
B2VHU8 - ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX
HSLU - ATP-dependent protease ATPase subunit HslU
B4F2B3 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
B2VGT3 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
FTSH - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
A4WEY9 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
B2VI68 - Probable magnesium-chelatase
RUVB - Holliday junction ATP-dependent DNA helicase RuvB
B5FA73 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
Q2K4M2 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
Q8KKT3 - Probable ATPase (ATP-binding) protein
H7C810 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH

Видно, что видов белков, в отличие от идентификаторов, не так много.
Последовательности белков были выровнены программой MUSCLE, после чего было построено филогенетическое дерево методом Neighbor-Joining.

Филогенетическое дерево, построенное по гомологам белка CLPX_ECOLI методом Neighbor-Joining.

На дереве можно увидеть примеры разных эволюционных событий. Так, дерево семейста белков HSLU (зелёная рамка) полностью повторяет "правильное" дерево, все эти белки являются ортологами, появившимися в ходе видообразования. Белки, обведённые голубой рамкой (семейство белков ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH), почти повторяет "правильное" выравнивание, скорее всего, они разделились в ходе видообразования - ортологи. Два белка, обведённые красной рамкой (B2VHU5_ERWT9 и B2VHU8_ERWT9) принадлежат одному организму, при этом являются ближайшими соседями на дереве - скорее всего, наблюдается дупликация гена. Также такая дупликация, возможно, имела место быть в белке-общем предке семейств белков CLPX и HSLU. Однако, скорее всего, в семействе белков HSLU просто имеется домен, сходный с соответствующим доменом белков семейства CLPX.

Ссылка на главную страницу