Занятие 2.

Отчет по заданиям 1, 5, 6, 7 должен продолжать отчет по предыдущему занятию (можно на той же веб-странице). Задания 2 и 3 — промежуточные, по ним развернутого отчета составлять не надо, нужно лишь указать, какое семейство белков вы выбрали и какой программой выравнивали последовательности. Если сделаете дополнительные задания 4 и/или 8, то лучше вынести отчеты по ним на отдельные страницы.

1. Пользуясь таксономическим сервисом NCBI: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/taxonomy/, определите, к каким таксонам относятся отобранные вами бактерии. Есть ли на дереве отобранных бактерий ветви, выделяющие какие-нибудь из таксонов? Если да, укажите эти таксоны и соответствующие ветви.
    
2. Из списка функций белков выберите одну: по белкам соответствующего семейства вы будете реконструировать филогенетическое дерево.

   Функция	Мнемоника
   Омега-субъединица ДНК-зависимой РНК-полимеразы	RPOZ
   Фактор элонгации трансляции Ts	EFTS
   Рибосомный белок L2	RL2
   Рибосомный белок S7	RS7
   Рибосомный белок S12	RS12
   Энолаза	ENO

   Получите из Swiss-Prot последовательности белков с данной функцией из отобранных вами бактерий (для этого вспомните, как получить ID банка Swiss-Prot из мнемоники функции и мнемоники организма).
    

3. Создайте выравнивание отобранных белков программой muscle или mafft (см. прошлогоднее занятие 9).

   Рекомендуется для дальнейшей работы отредактировать fasta-файл с выравниванием, оставив от имен последовательностей только мнемонические обозначения организмов — так легче будет разбираться с деревьями. Напоминание: именем в fasta формате считается слово, заключенное между знаком ">" и первым пробелом в той же строке (а если пробела нет, то до конца строки). Оставшаяся часть строки считается описанием.
    

4. (* дополнительное) Импортируйте выравнивание в GeneDoc. Постарайтесь найти как можно больше диагностических позиций выравнивания, то есть таких, по которым можно судить о том, относится та или иная последовательность выравнивания к некоторому таксону.

   Указание. Удобно "подкрасить" позиции, консервативные внутри таксона. Для этого в GeneDoc в меню Groups выберите "Edit sequences groups", затем "New group", выберите для новой группы имя и цвет, затем выделите в списке имен последовательностей те, которые вы хотите добавить к группе, "Add", "OK". Если теперь в меню Groups отметить "Shade groups conserved", то позиции, консервативные внутри группы, покрасятся в соответствующий цвет. Диагностическими правильно считать позиции, в которых все последовательности из данного таксона содержат некоторый остаток, не встречающийся в этой позиции в последовательностях, не относящихся к такосну. Годятся и позиции, в которых все остатки принадлежат какой-либо функциональной группе в пределах таксона и не принадлежат этой группе вне таксона.
    

5. Проведите реконструкцию дерева программой fprotpars. Сколько деревьев выдала программа? Приведите в отчете скобочную формулу(ы) и изображение(я).

   Сравните полученное дерево (одно из деревьев, если их больше одного) с правильным. Если есть несовпадающие ветви, укажите, какие ветви есть в дереве, построенном fprotpars, но отсутствуют в правильном, и какие — наоборот.

   Указания. Программа fprotpars установлена на сервере kodomo как часть пакета EMBOSS. Программа принимает на вход выравнивание аминокислотных последовательностей.

   Информация: в программе fprotpars реализован метод максимальной экономии (или "бережливости", maximal parsimony). Программа выдает неукорененное дерево без длин ветвей. Ответ не всегда единственен — довольно часто программа выдает несколько "одинаково экономных" деревьев.
    

6. Оцените эволюционные расстояния между последовательностями программой fprotdist. Приведите в отчете матрицу расстояний (как преформатировнный текст). Насколько расстояния отклоняются от ультраметричности (на одном-двух примерах)? Насколько расстояния отклоняются от аддитивности (на каком-нибудь одном примере)?
    
7. Получите две реконструкции дерева программой fneighbor, используя два алгоритма: UPGMA и Neighbor-Joining. Сравните результаты между собой, с результатом fprotpars и с правильным деревом.

   Указания. Программа fneighbor принимает на вход матрицу расстояний (в том же формате, в котором ее выдает программа fprotdist). По умолчанию программа использует алгоритм Neighbor-Joining. Чтобы понять, как попросить ее использовать алгоритм UPGMA, а также как установить желаемое имя файла со скобочной структурой ("tree file"), выполните команду

   fneighbor -help

   или

   tfm fneighbor

   Информация: алгоритм UPGMA выдает укорененное дерево с длинами ветвей. Его можно применять, если справедлива гипотеза молекулярных часов (матрица расстояний не слишком далека от ультраметрической). Алгоритм Neighbor-Joining выдает неукорененное дерево с длинами ветвей; не предполагает молекулярных часов.

8. (* дополнительное) Ознакомьтесь с созданным в НИИФХБ имени А.Н. Белозерского сервисом TreeTop и опишите результаты его работы и свои впечатления.