на главную страницу

Занятие 1

1. Выбранные бактерии

НазваниеМнемоника
Bacillus anthracisBACAN
Bacillus subtilisBACSU
Lactobacillus delbrueckiiLACDA
Pediococcus pentosaceusPEDPA
Staphylococcus aureusSTAA1
Staphylococcus epidermidisSTAES
Streptococcus pyogenesSTRP1
Thermoanaerobacter tengcongensisTHETN

2. Скобочная формула дерева

((((BACAN,BACSU),(STAA1,STAES)),((LACDA,PEDPA),STRP1)),THETN);
файл дерева в формате tre

3. Изображение дерева


4. Ветви дерева

Дерево содержит три нетривиальные ветви:
1) {BACAN,BACSU} vs {STAA1,STAES,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
2) {STAA1,STAES} vs {BACAN,BACSU,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
3) {BACAN,BACSU,STAA1,STAES} vs {LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
4) {LACDA,PEDPA} vs {BACAN,BACSU,STAA1,STAES,STRP1,THETN}
5) {LACDA,PEDPA,STRP1} vs {BACAN,BACSU,STAA1,STAES,THETN}

5. Таксоны выбранных бактерий

Bacillus anthracis                           | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus cereus group
Bacillus subtilis                               | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus; Bacillus subtilis group
Lactobacillus delbrueckii                | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Lactobacillus
Pediococcus pentosaceus              | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Pediococcus
Streptococcus pyogenes                 | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Streptococcaceae; Streptococcus
Staphylococcus aureus                   | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae; Staphylococcus
Staphylococcus epidermidis           | Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae; Staphylococcus
Thermoanaerobacter tengcongensis| Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Thermoanaerobacterales; Thermoanaerobacteraceae; Caldanaerobacter; Caldanaerobacter subterraneus

Нетривиальной ветвью {BACAN,BACSU}vs{STAA1,STAES,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN} выделяются таксоны Bacillaceae и Bacillus. Нетривиальной ветвью {STAA1,STAES}vs{BACAN,BACSU,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN} выделяются таксоны Staphylococcaceae и Staphylococcus. Нетривиальной ветвью {BACAN,BACSU,STAA1,STAES}vs{LACDA,PEDPA,STRP1,THETN} выделяется таксон Bacillales. Нетривиальной ветвью {LACDA,PEDPA}vs{BACAN,BACSU,STAA1,STAES,STRP1,THETN} выделяется таксон Lactobacillaceae. Нетривиальной ветвью {LACDA,PEDPA,STRP1}vs{BACAN,BACSU,STAA1,STAES,THETN} выделяется таксон Lactobacillales. Все нетривиальные ветви указаны как разбиение множества листьев.

6. Реконструкцию дерева программой fprotpars

Из четырех деревьев выданных программой выбрал наименее "ошибочное" - (((RPOZ_BACSU,RPOZ_BACAN),((RPOZ_STAES,RPOZ_STAA1),((RPOZ_PEDPA, RPOZ_LACDA),RPOZ_STRP1))),RPOZ_THETN).
 
                    +--RPOZ_BACSU
     +--------------7  
     !              +--RPOZ_BACAN
     !  
  +--6              +--RPOZ_STAES
  !  !     +--------5  
  !  !     !        +--RPOZ_STAA1
  !  +-----4  
  !        !        +--RPOZ_PEDPA
  1        !     +--3  
  !        +-----2  +--RPOZ_LACDA
  !              !  
  !              +-----RPOZ_STRP1
  !  
  +--------------------RPOZ_THETN
  присутствует в оригинальном дереве, но нет в полученном     присутствует в полученном, но отсутствует в оригинальном  
((RPOZ_BACSU,RPOZ_BACAN),(RPOZ_STAES,RPOZ_STAA1)) ((RPOZ_STAES,RPOZ_STAA1),((RPOZ_PEDPA,RPOZ_LACDA),RPOZ_STRP1))

7. Оценка эволюционных расстояний между последовательностями программой fprotdist


d(RPOZ_BACAN,RPOZ_STAES) > d(RPOZ_BACAN,RPOZ_BACSU), d(RPOZ_STAES,RPOZ_BACAN)=d(RPOZ_STAES,RPOZ_BACSU)
1.171718 > 0.547559, 1.171718 == 1.236651, Отклонение = 0,064933
Аддитивность
d(RPOZ_BACAN,RPOZ_BACSU) + d(RPOZ_STAA1,RPOZ_STAES) = 0,853207
d(RPOZ_BACAN,RPOZ_STAA1) + d(RPOZ_BACSU,RPOZ_STAES) = 2,538333
d(RPOZ_BACAN,RPOZ_STAES) + d(RPOZ_BACSU,RPOZ_STAA1) = 2,575482
Отклонение = 0,037149.

8. Реконструкции дерева программой fneighbor. Neighbor-Joining method (команда fneighbor, с входным файлом pr2_mus.fprotdist)

              +--------------------------------RPOZ_STRP1
        +-----3 
  +-----4     +--------------------RPOZ_LACDA
  !     ! 
  !     +-------------------RPOZ_PEDPA
  ! 
  !                                         +--------------RPOZ_STAA1
  !    +------------------------------------1 
  !    !                                    +--RPOZ_STAES
  5----6 
  !    !              +----------------RPOZ_BACAN
  !    +--------------2 
  !                   +---------------RPOZ_BACSU
  ! 
  +---------------------------------------RPOZ_THETN
Это дерево имеет схожесть, но различается заметно. Нетривиальные ветви:
1){LACDA,PEDPA,STRP1} vs {BACAN,BACSU,STAA1,STAES,THETN}
2){BACAN,BACSU} vs {STAA1,STAES,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
3){STAA1,STAES} vs {BACAN,BACSU,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
4){RPOZ_LACDA,RPOZ_STRP1} vs {RPOZ_PEDPA,RPOZ_STAA1,RPOZ_STAES,RPOZ_BACAN,RPOZ_BACSU,RPOZ_THETN} - Эта ветвь отсутствует в оригинальном дереве.
В остальном это хороший результат.

9. Реконструкции дерева программой fneighbor. UPGMA (команда fneighbor -treetype u -trout , с входным файлом pr2_mus.fprotdist)

        +------------------------------------RPOZ_THETN
      +-5 
      ! !                   +----------------RPOZ_BACAN
      ! +-------------------2 
  +---6                     +----------------RPOZ_BACSU
  !   ! 
  !   !        +---------------------------RPOZ_STRP1
  !   +--------4 
--7            !    +----------------------RPOZ_LACDA
  !            +----3 
  !                 +----------------------RPOZ_PEDPA
  ! 
  !                               +--------RPOZ_STAA1
  +-------------------------------1 
                                  +--------RPOZ_STAES
Это дерево совершенно не похоже на правильное. Нетривиальные ветви:
1){LACDA,PEDPA,STRP1} vs {BACAN,BACSU,STAA1,STAES,THETN}
2){BACAN,BACSU} vs {STAA1,STAES,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
3){STAA1,STAES} vs {BACAN,BACSU,LACDA,PEDPA,STRP1,THETN}
4){LACDA,PEDPA} vs {BACAN,BACSU,STAA1,STAES,STRP1,THETN}
5){THETN,BACAN,BACSU} vs {STRP1,LACDA,PEDPA,STAA1,STAES} - эта ветвь отличает дерево от оригинального.
6)

10. TreeTop сервис.

Серверная программа реализовывала два алгоритма: cluster и topological. В первом случае демонстрировалось дерево и скобочная формула:
(((RPOZ_THETN::0.579550,(RPOZ_LACDA::0.472536,RPOZ_PEDPA::0.472536):0.107014):0.048297,((RPOZ_STAA1::0.243084,RPOZ_STAES::0.243084):0.370875,(RPOZ_BACAN::0.404080,RPOZ_BACSU::0.404080):0.209879):0.013888):0.232268,RPOZ_STRP1::0.860115);
В другом алгоритме результатом надо считать дерево, скобочную формулу
((((RPOZ_STAA1::0.001000,RPOZ_STAES::0.312213):0.196433,(RPOZ_BACSU::0.077688,RPOZ_BACAN::0.325226):0.093944):0.024045,((RPOZ_PEDPA::0.151548,RPOZ_LACDA::0.329375):0.021518,RPOZ_STRP1::0.579367):0.017430):0.167601,RPOZ_THETN::0.167601); и матрицу расстояний:
                      DISTANCE MATRIX
                 1 2 3 4 5 6 7 8
 1 RPOZ_THETN: 0.000 0.892 0.605 0.554 0.693 0.648 0.641 0.613
 2 RPOZ_STRP1: 0.892 0.000 0.780 0.808 0.896 0.903 0.845 0.865
 3 RPOZ_LACDA: 0.605 0.780 0.000 0.473 0.595 0.593 0.650 0.628
 4 RPOZ_PEDPA: 0.554 0.808 0.473 0.000 0.651 0.588 0.586 0.564
 5 RPOZ_STAA1: 0.693 0.896 0.595 0.651 0.000 0.243 0.612 0.653
 6 RPOZ_STAES: 0.648 0.903 0.593 0.588 0.243 0.000 0.584 0.608
 7 RPOZ_BACAN: 0.641 0.845 0.650 0.586 0.612 0.584 0.000 0.404
 8 RPOZ_BACSU: 0.613 0.865 0.628 0.564 0.653 0.608 0.404 0.000

Удалив из скобочных формул расстояния я решил получить наглядное изображение деревьев и получил очень интересный результат.
CLUSTER ALGORITHM TOPOLOGICAL ALGORITHM

Топологический алгоритм сервера Treetop выдал правильное, без относительно расстояний, филогенетическое дерево.
Выравнивание белков.
©Джумашев