практикум №4

методы

Практические аспекты реконструкции филогении

Составление списка гомологичных белков, включающих паралоги.

Для выполнения практикума было выбрано 7 протеомов бактерий отдела Pseudomonadota: Aromatoleum aromaticum (AROAE), Brucella suis (BRUSU), Haemophilus influenzae (HAEIN), Pasteurella multocida (PASMU), Pseudomonas aeruginosa (PSEAE), Roseobacter denitrificans (ROSDO), Shewanella denitrificans (SHEDO). На основе данных протеомов командой makeblastdb была создана белковая база для поиска гомологов субъединицы сериновой протеазы из E. coli (CLPX_ECOLI). Поиск проводился программой blastp с порогом на e-value равным 0,0001. Ознакомиться со списоком находок из выдачи BLAST можно по ссылке. Из 16 находок только одна имеет статус непросмотренной (имеет в имени tr, что говорит о принадлежности к базе данных TrEMBL).

Последовательности находок с ID получены из общего файла протеомов, по которому создавалась белковая база, с помощью скрипта.

Реконструкция и визуализация.

Для реконструкции дерева найденных гомологов последовательности были выравнены программой muscle. Затем выравнивание было переведено в формат phylip-relaxed с помощью пакета BioPython. Непосредственно реконструкция проводилась программой FastME с использованием модели p-distance (формула Newick). Дерево было визуализировано в сервисе iTOL и укорененно в среднюю точку, после чего на нем были обозначены ортологические группы (рис. 1, 2).

**Таблица 1.** Ортологи и паралоги, являющиеся гомологами белка CLPX_ECOLI в исследуемых бактериях. Столбцы соответствуют парам.
Ортологи	HSLU PASMU	CLPX PSEAE	CLPX BRUSU
Ортологи	HSLU HAEIN	CLPX SHEDO	CLPX ROSDO
Паралоги	HSLU PASMU	HSLU ROSDO	HSLU AROAE
Паралоги	CLPX PASMU	CLPX ROSDO	CLPX AROAE

**Рис. 1.** Реконструированное программой FastME (модель p-distance) дерево гомологов белка CLPX_ECOLI в исследуемых бактериях. Цветом отмечены разные ортологические группы.

**Рис. 2.** Реконструированное программой FastME (модель p-distance) дерево гомологов белка CLPX_ECOLI в исследуемых бактериях со схлопнутыми ортологическими группами (отмечены разным цветом).

Обе ортологические группы включают 7 белков всех исследуемых бактерий, то есть являются полными. Орт. группа белка CLPX (отмечена коричневым цветом) соответствует принятой филогении бактерий лишь частично:

Клада (CLPX_HAEIN,CLPX_PASMU) и положение AROAE и PSEAE друг относительно друга сохраняются;
Клада (CLPX_HAEIN,CLPX_PASMU) реконструирована как сестринская группа к большей кладе остальных белков, однако по филогении бактерий является более поздно отделившейся. Также сестринским к рассматриваемой кладе должен быть белок CLPX_SHEDO, положение которого отдельно от данной клады сохраняется.

Орт. группа белка HSLU (отмечена зеленым цветом) соответствует принятой филогении бактерий.