Филогенетическое дерево и его реконструкция (продолжение).

На главную страницу четвертого семестра

Ход работы:

Проведен анализ последовательностей, соответствующих листьям рассматриваемого дерева, с использованием jackknife (= дословно "большой складной карманный нож"; вообще, это оценочный метод, изобретенный в 50x → суть метода: для выборки объема n получают n "похожих" на нее выборок объема (n - 1) каждая; когда получают по 2 наблюдения, то число "похожих" выборок возрастает до n (n - 1) / 2 объема (n - 2) каждая и т.д. ; рассматриваемый ранее bootstrap (размножение выборок) - более поздний (разработан в конце 70х; [1], [2])). Итак, последовательность команд:

fseqboot all_mut.fasta -test j -auto
fdnaml all_mut_j.fseqboot -ttratio 1 -auto
fconsense all_mut_j.treefile

(сначала получаем реплики для jackknife - анализа (получается файл all_mut_j.fseqboot); затем - реконструкция деревьев алгоритмом максимального правдоподобия; потом - непосредственно получение результатов анализа - файл all_mut_j.fconsense).

Результаты: неукорененное дерево:

                       +-------------D
                +100.0-|
                |      |      +------E
         +100.0-|      +100.0-|
         |      |             +------F
  +------|      |
  |      |      +--------------------A
  |      |
  |      +---------------------------C
  |
  +----------------------------------B

Имеющиеся ветви:

Species in order: 

  1. B
  2. C
  3. D
  4. F
  5. E
  6. A



Set (species in order)     How many times out of  100.00

..****                     100.00
..***.                     100.00
...**.                     100.00

В случае проделанного ранее бутстреп-анализа получен тот же набор ветвей с высокими бутстреп-значениями (одинаковая топология, но "частота встречаемости" ветвей отличается ):

Set (species in order) How many times out of 100.00 ..***. 100.00 ..**** 99.00 ...**. 87.00

Совпадение результатов подтверждает достоверность топологии реконстр. дерева.

"Освоение" программы fretree (позволяет "преобразовывать" уже реконструированные деревья). Команда, подающая на вход файл с деревом, реконструированным методом Neighbor-joining (6 - число ветвей):

fretree 6 NJ.treefile

Далее автоматически выдается предложение ввести какую-нибудь из однобуквенных команд. Необходимо укоренить некое дерево в среднюю точку. Как это сделать? Жмем " ? " - выдается список однобуквенных команд и пояснений к ним:

 . Redisplay the same tree again
 = Redisplay the same tree without/with lengths
 U Undo the most recent change in the tree
 W Write tree to a file
 + Read next tree from file (may blow up if none is there)

 R Rearrange a tree by moving a node or group
 O select an Outgroup for the tree
 M Midpoint root the tree
 T Transpose immediate branches at a node
 F Flip (rotate) subtree at a node
 D Delete or restore nodes
 B Change or specify the length of a branch
 N Change or specify the name(s) of tip(s)

 H Move viewing window to the left
 J Move viewing window downward
 K Move viewing window upward
 L Move viewing window to the right
 C show only one Clade (subtree) (might be useful if tree is too big)
 ? Help (this screen)
 Q (Quit) Exit from program
 X Exit from program

Для укоренения в среднюю точку выбрана опция М. Для записи в выходной файл - опция W. Вот полученное дерево:


                              ,-----------------------------------------3:D
  ,---------------------------9
  !                           !            ,-------------------------4:E
  !                           `-----------10
-11                                        `----------------------------5:F
  !
  !      ,---------------------------------------------6:A
  `------7
         !                                       ,----------1:B
         `---------------------------------------8
                                                 `----------------------2:C

Полученную скобочную формулу - см. здесь.

Создание изображения переукорененного дерева из предыдущего упражнения как филограммы (phenogram), ориентированной вправо. Для этого используется программa fdrawgram. итак, вид команды:

fdrawgram -style p nj_1.treefile

Опция -style имеет несколько параметров; параметр p соответствует требуемой филограмме:

   -style              menu       [c] Tree style output (Values: c (cladogram
                                  (v-shaped)); p (phenogram (branches are
                                  square)); v (curvogram (branches are 1/4 out
                                  of an ellipse)); e (eurogram (branches
                                  angle outward, then up)); s (swooporam
                                  (branches curve outward then reverse)); o
                                  (circular tree))

Остальное - по умолчанию. Полученное изображение (визуализация GSview):

Восстановление методом максимального правдоподобия (программой fdnamlk) предковой последовательности для мутированных последовательностей; её сравнение с реальной предковой последовательностью.
Вид команды:
```
fdnamlk -ttratio 1 -hypstate all_mut.fasta
```
на вход программе подается файл, содержащий все 6 мутированных последовательностей - файл all_mut.fasta; отношение транзиций/трансверсий устанавливаем равным 1 ("не природное", а математическое значение); опция -hypstate служит непосредственно для построения предковой последовательности (точнее, предковых последовательностей: в узлах и в корне). Результат - см. здесь (файл содержит выравнивание предковых и мутированных последовательностей; причем последовательности "содержат" консенсусные нуклеотиды).
Последовательность общего предка (кот. в корне) - predok.fasta.
Для сравнения её с реальной предковой последовательностью (m34277) строится выравнивание. Процент идентичности последовательностей - см. Statistics; Statistics report в GeneDoc - составляет 46%. Процент идентичности невысокий, но сходство 2х последовательностей, естественно, больше, т.к. используются консенсуснве обозначения нуклеотидов.