Занятие 4

Построение дерева по нуклеотидным последовательностям

Необходимо построить филогенетическое дерево тех же бактерий, что в предыдущих
заданиях, используя последовательности РНК малой субъединицы рибосомы (16S rRNA).

Этапы работы

1. Из записей EMBL, соответствующих геномам отобранных ранее бактерий,
   для каждой из них я извлекла последовательность одной из 16S рибосомальной РНК.

2. Положила все последовательности в единый файл в fasta-формате,
   с названиями, отвечающими организмам,
   и выровняла их программой muscle. Получила выравнивание: файл

3. Воспользовалась программами пакета PHYLIP.
   Сначала выполнила команду:

   fdnaml -sequence allrna_aligned.fasta

   Полученное дерево:

        +---NEIMA     
     +--5  
     |  +---BURCA     
     |  
     |       +-SALTY     
     |    +--3  
     |    |  +--PROMH     
     4----2  
     |    |  +--VIBFM     
     |    +--1  
     |       +-VIBCH     
     |  
     +--------BRAJA  
   

   Следующая команда:

   fdnapars -sequence allrna_aligned.fasta

   Полученное дерево:

        +-----NEIMA     
     +--5  
     |  +---BURCA     
     |  
     |    +-SALTY     
     1----4  
     |    |  +--VIBFM     
     |    +--2  
     |       |  +---PROMH     
     |       +--3  
     |          +--VIBCH     
     |  
     +--------BRAJA      
   

   После этого с помощью программы fprotdist была получена матрица расстояний для этих последовательностей:

   fdnadist -sequence allrna_aligned.fasta

                                                                            
   BRAJA      0.000000 0.250685 0.231866 0.281160 0.248816 0.235309 0.249741
   VIBCH      0.250685 0.000000 0.077319 0.117962 0.102240 0.204395 0.208537
   VIBFM      0.231866 0.077319 0.000000 0.122570 0.099293 0.216862 0.226273
   PROMH      0.281160 0.117962 0.122570 0.000000 0.090872 0.227955 0.224762
   SALTY      0.248816 0.102240 0.099293 0.090872 0.000000 0.212844 0.207766
   BURCA      0.235309 0.204395 0.216862 0.227955 0.212844 0.000000 0.126245
   NEIMA      0.249741 0.208537 0.226273 0.224762 0.207766 0.126245 0.000000
   

   Затем эту матрицу расстояний подала на вход программе ffitch:

   ffitch allrna_aligned.fdnadist

   Полученное дерево выглядит следующим образом:

       +---NEIMA     
     +-5 
     ! +---BURCA     
     ! 
     !    +-SALTY     
     !  +-3 
     !  ! +---PROMH     
     4--1 
     !  ! +-VIBCH     
     !  +-2 
     !    +--VIBFM     
     ! 
     +-------BRAJA  
   

   Сравним это дерево с правильным:

   
   

   Топология дерева с правильным не совпадает, отличие в том, что NEIMA и BURCA объединили в одну ветвь.
   Реконструкция дерева ни по белкам, ни по нуклеотидной последовательности не дала 100% результата.




Построение и анализ дерева, содержащего паралоги

Необходимо найти в своих бактериях достоверные гомологи белка FTSH_ECOLI и построить дерево этих гомологов.

Чтобы найти гомологов в заданных организмах, я воспользовалась файлом proteo.fasta (на диске P), там лежат записи банка UniProt,
относящиеся к протеобактериям, перечисленным в таблице к заданию 1.

Мне необходимо провести поиск программой BLASTP гомологов (с разумным порогом на E-value, скажем, 0,0001)
и отобрать по мнемонике видов только те находки, которые относятся к отобранным вами бактериям.

Сначала я создала индексные файлы пакета BLAST для поиска по набору белков:

formatdb -i proteo.fasta -p T -n prot

Затем создала отдельный файл с последовательностью FTSH_ECOLI ftsh.fasta

Потом запустила программу BLASTP с пороговым значением E-value 0,0001:

blastall -p blastp -d prot -i ft.fasta -o out.txt -e 0.0001 Программа выдала следующий результат.

Я отобрала по мнемонике видов только те находки, которые относятся к отобранным мной бактериям.:

 
FTSH_SALTY;B4F2B3_PROMH;Q9KU86_VIBCH;B5FA73_VIBFM;A1IR46_NEIMA;Q9XBG5_BRAJA;Q1BXC9_BURCA;
Q1BNJ2_BURCA;Q89BR3_BRAJA;B5FCR8_VIBFM;HSLU_BRAJA;Q89KG3_BRAJA;HSLU_SALTY;HSLU_VIBFM;HSLU_PROMH.                                                                                                                         

Далее было проведено выравнивание последовательностей гомологов программой muscle.

Затем полученный файл я предоставила программе fprotpars, использовав команду

fprotpars -sequence gomolog_aligned.fasta

Полученное дерево:

                                         +--HSLU_SALTY
                                      +-14  
                                   +-13  +--HSLU_PROMH
                                   !  !  
                                +-12  +-----HSLU_VIBFM
                                !  !  
     +-------------------------11  +--------HSLU_BRAJA
     !                          !  
     !                          +-----------Q89KG3_BRA
     !  
     !                    +-----------------Q1BXC9_BUR
     !                    !  
     !                 +--8  +--------------A1IR46_NEI
     !                 !  !  !  
  +-10                 !  !  !           +--Q9KU86_VIB
  !  !                 !  +--9     +-----7  
  !  !                 !     !     !     +--B5FA73_VIB
  !  !                 !     !  +--6  
  !  !              +--3     !  !  !     +--B4F2B3_PRO
  !  !              !  !     +--4  +-----5  
  !  !              !  !        !        +--FTSH_SALTY
  1  !              !  !        !  
  !  +--------------2  !        +-----------Q9XBG5_BRA
  !                 !  !  
  !                 !  +--------------------Q1BNJ2_BUR
  !                 !  
  !                 +-----------------------Q89BR3_BRA
  !  
  +-----------------------------------------B5FCR8_VIB

Можно выделить примеры пар ортологов: 14ая ветвь - HSLU_SALTY и HSLU_PROMH; 13ая-12ая ветви - HSLU_VIBFM и HSLU_BRAJA.

Пример пары паралогов: 7ая ветвь - Q9KU86_VIB и B5FA73_VIB.

Примечание. Два гомологичных белка будем называть ортологами, если они
а) из разных организмов; б) разделение их общего предка на линии, ведущие к ним, произошло в результате видообразования.
Два гомологичных белка из одного организма будем называть паралогами.

<<Обратно на четвертый семестр
<<Обратно на главную страницу

©Лелекова Мария,2009