Построение филогенетических деревьев

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Построение филогенетических деревьев

Содержание

2. Особенности молекулярной эволюции 1. Скорость эволюции любого белка, выраженная через число аминокислотных замен на сайт в
3. Что такое филогенетические деревья? Дерево — это граф, в котором два соседних узла соединены только одним
4. Кладограммы и филограммы Кладограммы отражают только порядок ветвления, филограммы — ещё и длину ветвей
5. Сколько здесь разных кладограмм? a b c d e a e c d b a b
6. Выбор последовательностей Последовательности должны быть гомологичны! Программа выровняет любые последовательности => нужно проверить с помощью Blast
7. «Эффект тыквенного пирога» Рецепт тыквенного пирога на филогенетическом дереве креветок.
8. Выбор последовательностей
9. Особенности молекулярной эволюции 2. Функционально менее важные молекулы или их части эволюционируют (накапливая эволюционные замены) быстрее,
10. Различия между деревом генов и деревом видов Проблема: ортологи и паралоги
11. Молекулярная конвергенция
12. Филогенетические маркёры Свойства: Гены, которые представлены одной копией в геноме лучше, чем те, у которых множество
14. Филогенетические маркёры Рибосомальные гены Митохондриальные гены (COI/II, 12s RNA, cyt b) Хлоропластные гены Гены домашнего хозяйства
15. Выбор модели замен Результаты вычисления эволюционных дистанций будут отличаться в зависимости от выбранной модели замен
16. Выбор модели замен AIC — Akaike’s Information Criterion. Быстрее BIC — Bayesian information criteria. Не «любит»
18. Методы реконструкции филогении
19. Дистанционные методы Neghbor-joining Начинаем с пары ветвей, которые меньше всего отличаются между собой
20. Дистанционные методы Neghbor-joining
21. Дистанционные методы Neghbor-joining
22. Зачем нужна аутгруппа Молекулярно-филогенетические методы используют информацию о последовательностях внешней группы (контроля), дистанция от которой для
23. Дистанционные методы Neghbor-joining Не учитываются обратные и параллельные замены => Мы считаем не настоящую дистанцию (расстояние),
24. Методы максимальной экономии Минимизация числа замен символов Всегда реконструируют предковые последовательности Лучше работает на небольших наборах
25. Методы максимальной экономии B C A B C A B C A B C A D
27. Методы максимальной вероятности Так же, как и в случае с методами максимальной экономии, генерирует все возможные
28. Методы максимальной вероятности В позиции j для каждого внутреннего узла допустимы все четыре нуклеотида, значит всего
29. Оценка поддержки дерева Bootstrap
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Особенности молекулярной эволюции
1. Скорость эволюции любого белка, выраженная через число аминокислотных

замен на сайт в год, приблизительно постоянна и одинакова в разных филогенетических линиях, если только функция и третичная структура этого белка остаются в основном неизменными.

Слайд 3

Что такое филогенетические деревья?
Дерево — это граф, в котором два соседних

узла соединены только одним ребром.

Слайд 4

Кладограммы и филограммы
Кладограммы отражают только порядок ветвления, филограммы — ещё и

длину ветвей

Слайд 5

Сколько здесь разных кладограмм?
a
b
c
d
e
a
e
c
d
b
a
b
c
e
d
b
a
c
d
e

Слайд 6

Выбор последовательностей
Последовательности должны быть гомологичны! Программа выровняет любые последовательности => нужно

проверить с помощью Blast
Затем нужно выровнять последовательности, и по получившемуся выравниванию, определить, какие последовательности включить в анализ

Слайд 7

«Эффект тыквенного пирога»
Рецепт тыквенного пирога на филогенетическом дереве креветок.

Слайд 8

Выбор последовательностей

Слайд 9

Особенности молекулярной эволюции
2. Функционально менее важные молекулы или их части эволюционируют

(накапливая эволюционные замены) быстрее, чем более важные
3. Мутационные замены, приводящие к меньшим нарушениям структуры и функции молекулы (консервативные замены), в ходе эволюции происходят чаще тех, которые вызывают существенное нарушение структуры и функции этой молекулы

Слайд 10

Различия между деревом генов и деревом видов
Проблема: ортологи и паралоги

Слайд 11

Молекулярная конвергенция

Слайд 12

Филогенетические маркёры
Свойства:
Гены, которые представлены одной копией в геноме лучше, чем

те, у которых множество копий.
Длина гена не должна варьировать у разных организмов
Скорость изменения гена должна соответствовать скорости эволюции таксонов заданного уровня
Должны легко подбираться специфические праймеры

Слайд 13

Слайд 14

Филогенетические маркёры
Рибосомальные гены
Митохондриальные гены (COI/II, 12s RNA, cyt b)
Хлоропластные гены
Гены

домашнего хозяйства и некоторые другие ядерные

Слайд 15

Выбор модели замен
Результаты вычисления эволюционных дистанций будут отличаться в зависимости от

выбранной модели замен

Слайд 16

Выбор модели замен
AIC — Akaike’s Information Criterion. Быстрее
BIC — Bayesian information

criteria. Не «любит» более сложные модели
DT — decision theory
LRT — тест соотношения вероятностей. «Любит» более сложные модели.

Слайд 17

Слайд 18

Методы реконструкции филогении

Слайд 19

Дистанционные методы Neghbor-joining
Начинаем с пары ветвей, которые меньше всего отличаются между собой

Слайд 20

Дистанционные методы Neghbor-joining

Слайд 21

Дистанционные методы Neghbor-joining

Слайд 22

Зачем нужна аутгруппа
Молекулярно-филогенетические методы используют информацию о последовательностях внешней группы (контроля),

дистанция от которой для всех остальных последовательностей заведомо выше, чем от других.
Таким образом дерево «укореняется», а также внутри дерева убирается «шум»

Слайд 23

Дистанционные методы Neghbor-joining
Не учитываются обратные и параллельные замены
=> Мы считаем не настоящую

дистанцию (расстояние), а редакционное расстояние.
Вычислительно более быстрые.
В большинстве случаев оценивают только топологию дерева, не воспроизводя исходную последовательность.
Если у нас будет бесконечная последовательность, то мы с вероятностью 100% получим истинное дерево.

Слайд 24

Методы максимальной экономии
Минимизация числа замен символов
Всегда реконструируют предковые последовательности
Лучше работает на
небольших

наборах
последовательностей
во многих случаях
на больших объёмах
данных работает хуже.

Слайд 25

Методы максимальной экономии
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
D
D
D
B
C
A
D
B
C
A
D
E
E
B
C
A
D
E
…………………
Step 1
Step 2
Step 3

Слайд 26

Слайд 27

Методы максимальной вероятности
Так же, как и в случае с методами максимальной

экономии, генерирует все возможные топологии деревьев
Предположение особой модели эволюции
В отличие от метода максимальной экономии может предполагать разную скорость эволюции и скорость замен в разных ветвях дерева
Поиск дерева с максимальной вероятностью существования, соответствующего данным
Чем больше последовательность, тем вероятнее найти истинное дерево
Самые медленные

Слайд 28

Методы максимальной вероятности
В позиции j для каждого внутреннего узла допустимы все

четыре нуклеотида, значит всего 4*4=16 возможных деревьев.
Каждое из деревьев это произведение вероятности возникновения какого-либо основания в корне дерева и вероятность его замены на тот, который в следующем узле. Т.е. частота нуклеотида умноженная на вероятность его мутации, если грубо.
A = 0.25 or средняя частота A в последовательности зависит от модели) A->C трансверсия = 10-6 and A->G транзиции = 2x10-6
Вероятность T1 = 0.25 x 2x10-6 x 10-6 = 5x10-13
Вероятность всего дерева равна произведению вероятностей деревьев для каждой позиции в выравнивании

Слайд 29

Построение филогенетических деревьев

Содержание

Особенности молекулярной эволюции1. Скорость эволюции любого белка, выраженная через число аминокислотных

Что такое филогенетические деревья?Дерево — это граф, в котором два соседних

Кладограммы и филограммыКладограммы отражают только порядок ветвления, филограммы — ещё и

Сколько здесь разных кладограмм?abcdeaecdbabcedbacde

Выбор последовательностейПоследовательности должны быть гомологичны! Программа выровняет любые последовательности => нужно

«Эффект тыквенного пирога»Рецепт тыквенного пирога на филогенетическом дереве креветок.

Выбор последовательностей

Особенности молекулярной эволюции2. Функционально менее важные молекулы или их части эволюционируют

Различия между деревом генов и деревом видовПроблема: ортологи и паралоги

Молекулярная конвергенция

Филогенетические маркёры Свойства:Гены, которые представлены одной копией в геноме лучше, чем

Филогенетические маркёры Рибосомальные геныМитохондриальные гены (COI/II, 12s RNA, cyt b)Хлоропластные геныГены

Выбор модели заменРезультаты вычисления эволюционных дистанций будут отличаться в зависимости от

Выбор модели заменAIC — Akaike’s Information Criterion. БыстрееBIC — Bayesian information

Методы реконструкции филогении

Дистанционные методы Neghbor-joiningНачинаем с пары ветвей, которые меньше всего отличаются между собой

Дистанционные методы Neghbor-joining

Дистанционные методы Neghbor-joining

Зачем нужна аутгруппаМолекулярно-филогенетические методы используют информацию о последовательностях внешней группы (контроля),

Дистанционные методы Neghbor-joiningНе учитываются обратные и параллельные замены=> Мы считаем не настоящую

Методы максимальной экономииМинимизация числа замен символовВсегда реконструируют предковые последовательностиЛучше работает нанебольших

Методы максимальной экономииBCABCABCABCADDDBCADBCADEEBCADE…………………Step 1Step 2Step 3

Методы максимальной вероятностиТак же, как и в случае с методами максимальной

Методы максимальной вероятностиВ позиции j для каждого внутреннего узла допустимы все

Оценка поддержки дереваBootstrap

Похожие презентации

Особенности молекулярной эволюции
1. Скорость эволюции любого белка, выраженная через число аминокислотных

Что такое филогенетические деревья?
Дерево — это граф, в котором два соседних

Кладограммы и филограммы
Кладограммы отражают только порядок ветвления, филограммы — ещё и

Сколько здесь разных кладограмм?
a
b
c
d
e
a
e
c
d
b
a
b
c
e
d
b
a
c
d
e

Выбор последовательностей
Последовательности должны быть гомологичны! Программа выровняет любые последовательности => нужно

«Эффект тыквенного пирога»
Рецепт тыквенного пирога на филогенетическом дереве креветок.

Особенности молекулярной эволюции
2. Функционально менее важные молекулы или их части эволюционируют

Различия между деревом генов и деревом видов
Проблема: ортологи и паралоги

Филогенетические маркёры
Свойства:
Гены, которые представлены одной копией в геноме лучше, чем

Филогенетические маркёры
Рибосомальные гены
Митохондриальные гены (COI/II, 12s RNA, cyt b)
Хлоропластные гены
Гены

Выбор модели замен
Результаты вычисления эволюционных дистанций будут отличаться в зависимости от

Выбор модели замен
AIC — Akaike’s Information Criterion. Быстрее
BIC — Bayesian information

Дистанционные методы Neghbor-joining
Начинаем с пары ветвей, которые меньше всего отличаются между собой

Зачем нужна аутгруппа
Молекулярно-филогенетические методы используют информацию о последовательностях внешней группы (контроля),

Дистанционные методы Neghbor-joining
Не учитываются обратные и параллельные замены
=> Мы считаем не настоящую

Методы максимальной экономии
Минимизация числа замен символов
Всегда реконструируют предковые последовательности
Лучше работает на
небольших

Методы максимальной экономии
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
D
D
D
B
C
A
D
B
C
A
D
E
E
B
C
A
D
E
…………………
Step 1
Step 2
Step 3

Методы максимальной вероятности
Так же, как и в случае с методами максимальной

Методы максимальной вероятности
В позиции j для каждого внутреннего узла допустимы все

Оценка поддержки дерева
Bootstrap