Моделирование и реконструкция эволюции гена

Модель судьбы гена GSHR_ECOLI описана в виде скобочной формулы:((А:30,B:30):70,(((C:20,D:20):10,E:30):5,F:35):65));. Расстояния даны как число мутаций на 100 нуклеотидных остатков.

Изображение дерева, описанного заданной выше формулой, на рисунке подписанны листья и длины ветвей (дерево ультраметрическое).
Описание разбиений в виде таблички, столбцы которой соответствуют листьям дерева, а строки - ветвям дерева (дерево ультраметрическое):
```
  A B C D E F
  . . * * . .
  . . * * * .
  . . * * * *
```
Получение искуственных мутантных последовательностей, соответствующие листьям и узлам дерева, считая, что в корне находится последовательность гена белка GSHR_ECOLI(Кол-во нуклеотидов 1560). Перерасчет расстояния в число мутация = (расстояния/100)*(длину гена GSHR_ECOLI). Текст скрипта:

msbar genome_gshr msbarAB -point 4 -count 1092 -auto msbar genome_gshr msbarCDEF -point 4 -count 1014 -auto msbar msbarAB msbarA -point 4 -count 468 -auto msbar msbarAB msbarB -point 4 -count 468 -auto msbar msbarCDEF msbarCDE -point 4 -count 78 -auto msbar msbarCDEF msbarF -point 4 -count 546 -auto msbar msbarCDE msbarE -point 4 -count 468 -auto msbar msbarCDE msbarCD -point 4 -count 156 -auto msbar msbarCD msbarC -point 4 -count 312 -auto msbar msbarCD msbarD -point 4 -count 312 -auto
После этого все содержимое файлов msbarA,msbarB,msbarC,msbarD,msbarE,msbarF было помещено в файл mutants.fasta.
На основе последовательностей, соответствующих листьям, были реконструированны деревья алгоритмами UPGMA, Neighbor-joining и максимального правдоподобия.

Реконструирование дерева алгоритмом UPGMA:
```
	fdnadist mutant.fasta -ttratio 1 -auto
	fneighbor mutant.fdnadist -treetype u -auto
```
Алгоритмом Neighbor-joining:
```
	fdnadist ali.fasta -ttratio 1 -auto
	fneighbor ali.fdnadist -outfile neighbor -auto
```
Алгоритмом максимального правдоподобия:
```
	fdnaml ali.fasta -ttratio 1 -auto
```

Максимальное правдоподобие (филограмма).

  +-------mutantB   
  |  
  |                                    +--------mutantF   
  |                                    |  
  1------------------------------------4     +----mutantD   
  |                                    |  +--2  
  |                                    +--3  +----mutantC   
  |                                       |  
  |                                       +------mutantE   
  |  
  +------mutantA

  A B C D E F
  . . * * . .
  . . * * * .
  . . * * * *

Neighbor-joining (филограмма).

  +-------mutantB   
  ! 
  !                                           +----mutantC   
  !                                        +--2 
  !                                      +-3  +----mutantD   
  !                                      ! ! 
  1--------------------------------------4 +------mutantE   
  !                                      ! 
  !                                      +---------mutantF   
  ! 
  +-----mutantA

  A B C D E F
  . . * * . .
  . . * * * .
  . . * * * *

UPGMA (кладограмма).

                                         +-------------mutantA   
  +---------------------------------------2 
  !                                       +-------------mutantB   
  ! 
--5                                           +---------mutantC   
  !                                       +---1 
  !                                    +--3   +---------mutantD   
  !                                    !  ! 
  +------------------------------------4  +-------------mutantE   
                                       ! 
                                       +----------------mutantF

  A B C D E F
  . . * * . .
  . . * * * .
  . . * * * *

Выводы:

Ветвь
ABCDEF

Первоначальное дерево

Дерево, построенное алгоритмом максимального подобия

Дерево, построенное алгоритмом UPGMA

Дерево, построенное алгоритмом Neighbor-Joining

--++--

--+++-

--++++

Как видно из таблицы все построенные деревья имееют одну топологию листьев. Существенная разница лишь в представлении дерева и в том, что UPGMA строит укоренненое дерево.