Занятие 2.Моделирование и реконструкция эволюции гена.

Задание 1.

Скобочная формула дерева: (((А:50,B:50):40,(C:70,D:70):30):15,(E:60,F:60):4);
Полученное дерево:

Задание 2.
Описание ветвей дерева:

	A	B	C	D	E	F
№1	-	-	+	+	+	+
№2	+	+	-	-	+	+
№3	+	+	+	+	-	-

Задание 3.

Длина гена - 1362 п.о. Формула подсчета: Число мутаций= (1362/100) *(длина соответствующей ветви), так как длина ветви(эволюционное расстояние) дано с рассчетом на 100 нуклеотидов.
Текст скрипта:

msbar ecoli_gene.fasta ABCD.fasta -point 4 -count 204 -auto
msbar ecoli_gene.fasta EF.fasta -point 4 -count 54 -auto
msbar ABCD.fasta AB.fasta -point 4 -count 545 -auto
msbar ABCD.fasta CD.fasta -point 4 -count 409 -auto
msbar AB.fasta A.fasta -point 4 -count 681 -auto
msbar AB.fasta B.fasta -point 4 -count 681 -auto
msbar CD.fasta C.fasta -point 4 -count 953 -auto
msbar CD.fasta D.fasta -point 4 -count 953 -auto
msbar EF.fasta E.fasta -point 4 -count 817 -auto
msbar EF.fasta F.fasta -point 4 -count 817 -auto

Задание 4.

Мутантные последовательности были помещены в один файл mut.fasta в виде "выравнивания".
Чтобы реконструировать дерево алгоритмом максимального правдоподобия, запускала программу fdnaml:

 fdnaml mut.fasta -ttratio 1 -auto

Эта программа требует на вход только само выравнивание, не учитывает попарные расстояния между мутантами.

Результатом действия данного метода является филограмма (бескорневая!!) следущего вида:

  
  +------------B         
  |  
  |              +--------------F         
  |          +---4  
  |          |   +----------------E         
  1----------3  
  |          |      +----------------D         
  |          +------2  
  |                 +---------------C         
  |  
  +---------A

Чтобы реконструировать дерево алгоритмами UPGMA или Neighbor-joining, необходимо посчитать попарные расстояния между последовательностями программой fdnadist:

fdnadist mut.fasta -ttratio 1 -auto

Полученный файл mut .fdnadist был подан на вход программе fneighbor:

fneighbor mut.fdnadist -auto

для реконструкции алгоритмом Neighbor-joining и

fneighbor mut.fdnadist -treetype u -auto

для реконструкции алгоритмом UPGMA.

Алгоритм UPGMA дал в результате кладограмму следущего вида:

                          +---------------------A         
     +--------------------1 
     !                    +---------------------B         
  +--4 
  !  !           +------------------------------E         
  !  +-----------2 
--5              +------------------------------F         
  ! 
  !           +---------------------------------C         
  +-----------3 
              +---------------------------------D

Как можно заметить, это дерево имеет корень.

Алгоритм Neighbor-joining дал в результате бескорневую филограмму следущего вида:

  +------------B         
  ! 
  !                   +---------------C         
  !           +-------2 
  !           !       +-----------------D         
  1-----------3 
  !           !   +----------------E         
  !           +---4 
  !               +-------------F         
  ! 
  +---------A

Представим внутренние ветви всех деревьев как разбиения листьев и сравним их:

A B C D E F
Исходное дерево
Алгоритм максимального правдоподобия
Алгоритм UPGMA

Алгоритм Neighbor-joining

. . * * * *
+ + + +

* * . . * *
+ + + +

* * * * . .
+ + + +

Как видно из сравнения, все деревья одинаковы и совпадают с исходным по разбиениям.

На главную страницу >>>

A B C D E F	Исходное дерево	Алгоритм максимального правдоподобия	Алгоритм UPGMA	Алгоритм Neighbor-joining
. . * * * *	+	+	+	+
* * . . * *	+	+	+	+
* * * * . .	+	+	+	+