Занятие 11. Моделирование эволюции гена.

Упражнения I.1 и II являются первоочередными; настоятельно рекомендуется выполнить их к 21 ноября.

I. Описание модельного филогенетического дерева

1. С помощью автофигур редактора Word создайте изображение дерева, описанного заданной Вам формулой. Подпишите листья, а узлы назовите, например, цифрами. Укажите все длины ветвей (т.е., расстояния между вершинами).
2. Определите, является ли полученное дерево ультраметрическим (относительно корня, заданного формулой). Обоснование ответа приведите в отчете.
3. Опишите ветви дерева как разбиения множества листьев (считая дерево бескорневым).
4. Создайте еще два варианта изображения полученного дерева:
   1. как бескорневого "звездообразного" дерева;
   2. как укорененной прямоугольной кладограммы, ориентированной слева направо; этот рисунок сделайте в "текстовом" формате (в виде строк, написанных шрифтом постоянной ширины, в которых дерево "нарисовано" символами |, -, +)
5. "Переукорените" Ваше исходное дерево.
   Выберите на исходном дереве середину какой-либо ветви, отметьте это место крестиком на основном рисунке. Это и будет новый корень. Для такой модели (назовем ее "модель B", а исходную модель будем называть "модель A"):
   1. нарисуйте прямоугольную укорененную филограмму, указав все узлы и расстояния;
   2. выполните упр. 2 и 3;
   3. напишите скобочную формулу.
      

II. Построение эволюционной модели.

Ваша задача — получить мутантные последовательности, соответствующие всем узлам и листьям вашего дерева и сохранить их в Вашей директории. Считаем, что в корне дерева (модели A) находится последовательность вашего гена, а в узлах и листьях — последовательности, полученные из последовательности вышестоящей вершины путем внесения случайных точечных замен. Количество замен определяется из длины соответствующей ветви, интерпретируя эту длину как число мутаций на 100 п.н.

Сначала в файле (будущего) отчета создайте копию рисунка, созданного Вами в упр. I.1. Измените числа на ветвях: укажите число мутаций в расчете на полную последовательность вашего гена (а не на 100 п.н., как раньше). Тут же укажите длину гена.

Создайте специальную директорию для мутантных последовательностей, скопируйте туда файл с последовательностью вашего гена. Придумайте естественное имя файла для каждой из последовательностей, соответствующих узлам и листьям дерева.

Для получения "мутантов" воспользуйтесь программой msbar пакета EMBOSS. Составьте скрипт, строки которого имеют вид:

msbar infile outfile -point 4 -count n -auto

Подставьте в каждой строке вместо "infile" имя файла с последовательностью, в которую надо внести мутации, а вместо "outfile" — имя файла, в котором будет находится измененная последовательность. Вместо n подставьте число мутаций, которое Вы хотите внести. Сохраните файл как текст UNIX (воспользуйтесь <Shift+F2> в редакторе FAR'а). Сделайте скрипт исполняемым, выполнив команду

chmod +x имя_скрипта

Запустите скрипт. Полученные последовательности понадобятся Вам на следующих занятиях.

В отчете объясните, что значат "-point 4" и "-auto" в командной строке.

См. также подсказку.

Формат предварительного отчета по заданию 11.

1. картинку с заданным Вам деревом (см. упр.I,1), на которой расстояния указаны как число мутаций на 100 п.н.;
2. длину Вашего гена;
3. если Вы уже сделали упр. I,2–5: гиперссылку на файл в формате Word или HTML, в котором находится отчет о результатах выполнения этих упражнений;
4. полный текст скрипта (упр.II).