Главная

I Семестр

II Семестр

III Семестр

IV Семестр

Проекты

Обратная Связь

Особенности работы с нуклеотидными последовательностями. Анализ деревьев, содержащих паралоги.

• 1. Построение дерева по нуклеотидным последовательностям

  Из записей EMBL были извлечены последовательности одной из 16S рРНК, соответствующих геномам отобранных ранее бактерий.

  Название	Мнемоника
  Rhizobium etli	RHIEC
  Ralstonia pickettii	RALPJ
  Neisseria meningitidis	NEIMA
  Yersinia pestis	YERPE
  Vibrio cholerae	VIBCH
  Haemophilus influenzae	HAEIN
  Pasteurella multocida	PASMU
  Proteus mirabilis	PROMH

  Все последовательности были собраны в файл (my_bac.fasta). После чего выровнены программой muscle, в результате чего получили следующее выравнивание (mybac_muscle.fasta). Затем выравнивание было подано на вход программам, реконструирующим филогенетическое дерево. Сперва воспользовался программами fdnaml и fdnapars, которые на вход принимают выранивание:
  fdnaml

            +PASMU     
        +---1  
        |   +HAEIN     
    +---2  
    |   |     +-YERPE     
    |   |  +--4  
    |   +--3  +-PROMH     
    |      |  
    |      +--VIBCH     
    |  
    |  +---NEIMA     
    5--6  
    |  +---RALPJ     
    |  
    +-------RHIEC     
  

  fdnapars

         +---NEIMA     
    +----6  
    |    +----RALPJ     
    |  
    |        +-YERPE     
    |     +--5  
    |  +--4  +-PROMH     
    |  |  |  
    1--3  +--VIBCH     
    |  |  
    |  |   +-HAEIN     
    |  +---2  
    |      +PASMU     
    |  
    +--------RHIEC    
  

  С помощью программы fprotdist была получена матрица расстояний для этих последовательностей:

  RHIEC      0.000000 0.242139 0.249970 0.224768 0.233155 0.231912 0.243445 0.222719
  PASMU      0.242139 0.000000 0.055319 0.159438 0.145568 0.132628 0.216906 0.238637
  HAEIN      0.249970 0.055319 0.000000 0.154623 0.136530 0.144546 0.221192 0.249752
  VIBCH      0.224768 0.159438 0.154623 0.000000 0.108559 0.097215 0.226786 0.218918
  PROMH      0.233155 0.145568 0.136530 0.108559 0.000000 0.068963 0.222052 0.217404
  YERPE      0.231912 0.132628 0.144546 0.097215 0.068963 0.000000 0.217778 0.231515
  RALPJ      0.243445 0.216906 0.221192 0.226786 0.222052 0.217778 0.000000 0.144074
  NEIMA      0.222719 0.238637 0.249752 0.218918 0.217404 0.231515 0.144074 0.000000
  

  Реконструировал деревья программами fneighbor, ffitch и fkitsch, которые на вход принимают матрицу расстояний:
  fneighbor (алгоритм Neighbor-Joining)

      +----RALPJ     
    +-1 
    ! +----NEIMA     
    ! 
    !     +PASMU     
    !  +--2 
    !  !  +HAEIN     
    3--4 
    !  ! +--VIBCH     
    !  +-5 
    !    ! +--PROMH     
    !    +-6 
    !      +-YERPE     
    ! 
    +------RHIEC     
  

  ffitch

      +----NEIMA     
    +-6 
    ! +----RALPJ     
    ! 
    !      +-YERPE     
    !    +-4 
    !  +-3 +--PROMH     
    !  ! ! 
    5--2 +--VIBCH     
    !  ! 
    !  !  +PASMU     
    !  +--1 
    !     +HAEIN     
    ! 
    +------RHIEC  
  

  fkitsch (дерево укоренено)

         +---NEIMA     
      +--7 
      !  +---RALPJ     
      ! 
    +-6      +-YERPE     
    ! !    +-5 
    ! !  +-4 +-PROMH     
    ! !  ! ! 
    ! +--3 +--VIBCH     
  --1    ! 
    !    ! +-HAEIN     
    !    +-2 
    !      +-PASMU     
    ! 
    +------RHIEC  
  

  Все неукорененные деревья полученные разными програмами совпадают друг с другом по множеству нетривиальных ветвей, но отличаются от правильного дерева (изображение). У полученных деревьев есть нетривиальная ветвь - ({RHIEC, NEIMA, RALPJ, PASMU, HAEIN} против {VIBCH, PROMH, YERPE})в связи с этим отсутсвует нетривиальная ветвь - ({RHIEC, NEIMA, RALPJ, VIBCH} против {PASMU, HAEIN, PROMH, YERPE}). Нуклеотидная последовательность 16S rRNA VIBCH ближе к PROMH и YERPE, а белковая последовательность VIBCH дальше от PROMH и YERPE, чем PASMU, HAEIN. Реконструкция филогенетических деревьев по нуклеотидным последовательностям хуже, чем по белковым, в связи с вырожденностью генетического кода.

• 2. Построение и анализ дерева, содержащего паралоги

  Сперва найдем последовательность белка FTSH_ECOLI:
  seqret sw:ftsh_ecoli
  Затем создадим базу данных:
  formatdb -i proteo.fasta -n dbase -p T
  Проведен поиск гомологов белка FTSH_ECOLI программой blastp:
  blastall -p blastp -d dbase -i ftsh_ecoli.fasta -e 0.0001 -o mybac.out -m 8
  Среди них были отобраны находки, соответствующие отобранным мною бактериям (для которых были построены предыдущие деревья). Последовательности находок были выравнены программой muscle, затем получил матрица расстояний для этих последовательностей, которую подал на вход программе fneighbor. В результате чего получил следующее дерево:

  

  Будем считать реконструкцию дерева верной.
  Ортологи - два гомологичных белка из разных организмов, разделение общего предка которых произошло в результате видообразования. Например:

  1. HSLU_HAEIN и HSLU_PASMU
  2. HSLU_YERPE и HSLU_PROMH

  Паралоги - два гомологичных белка из одного организма. Например:

  1. B2UE66_RALPJ и B2UIS9_RALPJ
  2. FTSH1_HAEIN и FTSH2_HAEIN