Занятие 4 (Дополнительные задания)

1. Использование jackknife анализа:
   
   Проводится аналогично bootstrap анализу, но при получении реплик используют опцию "-test j":
   
   fseqboot mut1.fasta -test j
   
   fdnaml mut1.fseqboot -ttratio 0.5 -auto
   
   fconsense mut1.treefile
   
   В результате было получено следующее дерево:
   

   
   +---------------------------C
     |
     |                    +------A
     |      +-------100.0-|
     |      |             +------B
     +------|
            |             +------F
            |      +-69.0-|
            +-83.0-|      +------D
                   |
                   +-------------E
   
   

   Как мы видим дерево совпадает с тем, что было получено при использовании бутстреп-анализа, однако поменялись числа, заметим, что те ветви, которые считались программой достоверными, для них значения достоверности повысились, а для недостоверных ветвей значения снизились

   
   Species in order: 
   
     1. C
     2. F
     3. D
     4. E
     5. B
     6. A
   
   
   Sets included in the consensus tree
   
   Set (species in order)     How many times out of  100.00
   
   ....**                     100.00
   .***..                     83.00
   .**...                     69.00
   
   
   Sets NOT included in consensus tree:
   
   Set (species in order)     How many times out of  100.00
   
   ..**..                     22.00
   ..****                     16.00
   ...***                      6.00
   .*.*..                      4.00
   
   

   Посмотрим на значения для альтернативных (менее вероятных) расположений ветвей, мы видим, что ветвь, которая есть в нашем реальном дереве, при данном анализе еще менее вероятна - 4 случая из 100.
   
   
2. Укоренение дерева, реконструированного методом Neighbor-joining:
   
   Для выполнения этого задания использовалась команда:
   
   fretree 6 NJ.treefile
   
   Где NJ.treefile - файл,содержащий скобочную структуру для дерева, реконструированного методом Neighbor-joining. Кроме того предлагается ввести однобуквенную команду, в нашем случае использовалась команда М, которая укореняет дерево в среднюю точку, в результате, мы получили укорененное дерево, которое приводится ниже:

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

   Несмотря на то что само дерево несколько отличается, корень программа разместила в правильном месте. Это вполне ожидаемый результат, если вспомнить, что корень разместился правильно и при использовании алгоритма UPGMA, а деревья составлялись на основании полученной матрицы эволюционных расстояний, общей для обоих.
   
   
3. Создание изображения переукорененного дерева, с помощью программы fdarawtree: В результате редыдущего упражнения, мы получили файл NJ1.treefile содержащий скобочную структуру для изображения укорененного дерева, для того чтобы визуализировать полученный результат, можно использовать программу fdrawgram. Разобравшись с необходимыми опциями для того чтобы получить филограмму, ориентированную вправо, была выполнена следующая команда:
   
   drawgram -style p NJ1.treefile
   
   Ниже приведено полученное изображение:
   
   
   
   
4. Восстановление предковой последовательности для мутированных последовательностей по методу максимального правдоподобия.
   
   Для получения последовательности была использована следующая команда с использованием программы fdnamlk:
   
   fdnamlk mut1.fasta -hypstate -ttratio 0.5
   
   Опция -hypstate заставляет программу восстанавливать последовательности во всех узлах, -ttratio - соотношение частот транзиций к числу трансверсий. В итоге мы получили файл содержащий последовательность предполагаемого предка (исходя из расположения корня), но не только, программа так же посчитала предполагаемые эволюционные расстояния и привела дерево (надо сказать, что дерево совпадаетс реальным деревом). Затем мы сделали выравнивание полученной последовательности с последовательностью исходного гена. Выравнивание вы можете найти в файле Выравнивание, пришлось положить его как рисунок, так как в виде msf файл не открывался. Как мы можем наблюдать идентичность и сходство практически совпадают и стремятся к значению 33 (31 и 35 соответственно), что неудивительно, так как производящиеся замены делались случайно. В выравнивании нет гэпов (так как производились только замены, при этом нуклеотиды менялись на любые другие - модель Джукса-Кантора). Скорее всего, такие же результаты при получении предковой последовательности мы бы получили и в других случаях, вряд ли этот механизм предназначен для получения реальных предковых последовательностей. Если же сравнить исходную последовательность с последовательностями полученых при искусственном мутировании, то мы увидим, что они совпадают даже лучше, от 37 процентов до 42 процентов. То есть предковая последовательность восстановлена очень не точно.

©Метелев Михаил