Моделирование эволюции гена.

На главную страницу четвертого семестра

((((А:50,(В:41,С:41):9):25,D:75):20,Е:95):20,F:115); - Модель судьбы гена, описанная в виде скобочной формулы. Расстояния даны как число мутаций на 100 нуклеотидных остатков.

Изображение дерева, описанного заданной формулой.

Листья дерева - A, B, C, D, E, F. Длины ветвей указаны цифрами.

Бескорневое дерево, описанное заданной формулой.

Внутренние ветви: alpha, beta, gamma.

Описание разбиений в виде таблички.

Столбцы соответствуют листьям дерева, а строки - 
ветвям дерева. Каждая строка, описывающая ветвь, 
заполнена символами двух типов (. (точка) и * (звёздочка)).  
Одним символом (.) помечены листья, находящиеся по 
одну сторону от данной ветви, другим (*), по другую. 
Поскольку ветвь, отделяющая один (любой!) лист от всех 
остальных, есть в любом дереве, описание таких ветвей не 
несёт полезной информации. Поэтому такое описание 
было опущено.

Получение искусственных мутантных последовательностей, которые соответствуют листьям и узлам дерева, считая, что в корне находится последовательность гена белка ASSY_ECOLI. Длина последовательности гена составляет 1344 н.о. Для получения искусственных мутантных последовательностей необходимо было: 1. Создать файлы с естественными именами для каждой из мутантных последовательностей (например, ABC.fasta для общего предка листьев A, B и C). 2. Необходимо было пересчитать длины ветвей в число мутаций, которые надо было произвести при получении каждой последовательности из ее предка. Формула для подсчета: m=S*1344/100. m - число мутаций. S - длина ветви. 3. Для получения "мутантов" нужно было воспользоваться программой msbar пакета EMBOSS. Необходимо было составить скрипт: msbar infile outfile -point 4 -count n -auto Вместо "infile" ставится имя файла с последовательностью, в которую надо внести мутации, а вместо "outfile" - имя файла, в котором будет находится измененная (мутантная) последовательность. Вместо n - число мутаций, которое нужно внести. Файл был сохранен как текст UNIX. Чтобы сделать скрипт исполняемым, необходимо выполнить (на kodomo-count) команду chmod +x имя_скрипта Скрипт, которым были получены мутантные последовательности, имеет вид: msbar seq.fasta f.fasta -point 4 -count 1546 -auto msbar seq.fasta abcde.fasta -point 4 -count 269 -auto msbar abcde.fasta e.fasta -point 4 -count 1277 -auto msbar abcde.fasta abcd.fasta -point 4 -count 269 -auto msbar abcd.fasta d.fasta -point 4 -count 1008 -auto msbar abcd.fasta abc.fasta -point 4 -count 336 -auto msbar abc.fasta a.fasta -point 4 -count 672 -auto msbar abc.fasta bc.fasta -point 4 -count 121 -auto msbar bc.fasta c.fasta -point 4 -count 551 -auto msbar bc.fasta b.fasta -point 4 -count 551 -auto Где seq.fasta - последовательность гена белка ASSY_ECOLI. Скрипт был запущен командой - ./имя_скрипта

Реконструирование дерева алгоритмами UPGMA, Neighbor-joining и максимального правдоподобия. Последовательности, соответствующие листьям дерева, были помещены в один файл в виде "выравнивания" в fasta-формате. 1.Для реконструирования дерева алгоритмом максимального правдоподобия, была запущена программа fdnaml: fdnaml ali.fasta -ttratio 1 -auto, где ali.fasta соответствует имени файла с выравниванием.

2.Реконструирование дерева алгоритмом UPGMA. а). Сначала необходимо было посчитать попарные расстояния между последовательностями программой fdnadist: fdnadist ali.fasta -ttratio 1 -auto б). Выходной файл необходимо подать на вход программе fneighbor: fneighbor ali.fdnadist -treetype u -auto

3.Реконструирование дерева алгоритмом Neighbor-joining. а). Сначала необходимо было посчитать попарные расстояния между последовательностями программой fdnadist: fdnadist ali.fasta -ttratio 1 -auto б). Выходной файл переименовать и подать на вход программе fneighbor: fneighbor ali.fdnadist -auto

Сравнение деревьев между собой и с правильным деревом.

В левой части таблички приведите (в виде точек и звёздочек) все ветви, встреченные во всех деревьях (исходном и трёх реконструкциях), а в правой четыре столбца, соответствующие четырём деревьям. Знаком "+" помечены, в каких деревьях встретилась каждая из ветвей.

Таким образом, мы видим, что ветви во всех трех реконструкциях определены правильно. Алгоритм UPGMA строит ультраметрические и укорененные деревья, в то время как алгоритм Neighbor-joining и алгоритм максимального подобия строят неультраметрические и неукорененные деревья.