drzewa filogenetyczne

Prezentacja na temat: "drzewa filogenetyczne"— Zapis prezentacji:

1 drzewa filogenetyczne
Podstawy Bioinformatyki IV drzewa filogenetyczne Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

2 Drzewa filogenetyczne
ukorzenione i nieukorzenione binarność konstrukcji topologia długość gałęzi, a czas ewolucji A B C D korzeń węzeł gałąź Drzewo ukorzenione Drzewo nieukorzenione A D C B liść Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

3 Xiong J., Podstawy bioinformatyki
6 – 105, 945 / 10 – , Xiong J., Podstawy bioinformatyki Magda Mielczarek

4 Metody konstrukcji drzew
Oparte na odległościach pomiędzy sekwencjami Konwertowanie znaków na odległości ewolucyjne Metody odległościowe Oparte bezpośrednio na znakach sekwencji Zliczanie mutacji zgromadzonych w sekwencjach Metody oparte na znakach Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

5 Metody konstrukcji drzew
Metoda średnich połączeń (Unweighted pair group method with arithemtic mean, UPGMA) Metoda przyłączania sąsiadów (Neighbor- joining, NJ) Metody odległościowe Metoda parsymonii (Parsimony) Metoda największej wiarygodności (Maximum likelihood) Metody oparte na znakach i inne… Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

6 Metoda średnich połączeń
najprostsza z metod algorytm analizy skupisk, redukcja macierzy odległości drzewa ukorzenione ograniczenie – hipoteza zegara molekularnego Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody odległościowe

7 Metoda średnich połączeń
najprostsza z metod algorytm analizy skupisk, redukcja macierzy odległości drzewa ukorzenione ograniczenie – hipoteza zegara molekularnego Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody odległościowe

8 Metoda przyłączania sąsiadów
algorytm analizy skupisk pary sekwencji o najmniejszej odległości = sąsiedzi drzewa nieukorzenione dopuszczenie założenia różnej szybkości ewolucji Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody odległościowe

9 EWOLUCJA PRZEBIEGA NAJKRÓTSZĄ Z MOŻLIWYCH DRÓG!
Metoda parsymonii EWOLUCJA PRZEBIEGA NAJKRÓTSZĄ Z MOŻLIWYCH DRÓG! stworzenie wszystkich możliwych topologii i wybór tej, która zakłada najmniejszą liczbę mutacji uwzględnienie tempa ewolucji różnych rodzajów mutacji wykorzystanie pozycji informatywnych drzewa nieukorzenione przyciąganie się długich gałęzi Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody oparte na znakach

10 Metoda największej wiarygodności
wybór hipotezy oparty na wartościach o największym prawdopodobieństwie wyszukanie każdej możliwej topologii i uwzględnienie każdej pozycji w przyrównaniu wykorzystanie informacji zawartej w całej sekwencji, a nie tylko w pozycjach informatywnych wykorzystanie modeli sybstytucyjnych brak efektu przyciągania długich gałęzi czasochłonna Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody oparte na znakach

11 Oprogramowanie - Treefinder
Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

12 Tworzenie drzewa – instrukcja krok po kroku
Wybór i zgromadzenie sekwencji do budowy drzewa Przyrównanie sekwencji (alignment) Konstrukcja drzewa za pomocą jednej z kilku metod Ocena drzewa i przedstawienie drzewa w formie odpowiedniej dla odbiorców Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

13 Podstawy bioinformatyki 2015
Wybór sekwencji Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

14 Podstawy bioinformatyki 2015
Wybór sekwencji Zależny od problemu! Filogeneza konkretnych organizmów (wybór dowolnego genu) Ewolucja konkretnego genu (sekwencje pochodzące od wielu gatunków) Wybór markerów  ewolucja ani zbyt szybka, ani zbyt powolna, regiony zmienne, regiony konserwatywne Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

15 Podstawy bioinformatyki 2015
 Shields F.G Phylogeny of mitochondrial DNA variation in brown bears and polar bears. Molecular Phylogenetics and Evolution 15: Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

16 Sekwencje homologiczne
Homoplazja Homologia ortologi (specjacja) paralogi (duplikacja) Basic Local Alignment Search Tool Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

17 Sekwencje nuklotydowe – format FASTA
Format zapisu : FASTA, EMBL, NEXUS, CGC, NBRF, itd… Nastąpiła konieczność zmiany nazwy w nagłówku każdej z sekwencji - napiszmy program! Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

18 Nowy identyfikator sekwencji
Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

19 Przyrównanie sekwencji (alignment)
Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

20 Przyrównanie – seaview, clustal
Przyrównane sekwencje Stwierdzone różnice między sekwencjami świadczą o mutacjach, które zaszły po rozdzieleniu się sekwencji od wspólnego przodka Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

21 Tworzenie drzewa Treefinder
Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

22 Podstawy bioinformatyki 2015
Treefinder Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

23 Podstawy bioinformatyki 2015
Literatura: Książki: Hall G.B Łatwe drzewa filogenetyczne. Poradnik użytkownika. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa Higgs P. , Attwood T. K Bioinformatyka i ewolucja molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa Xiong J Podstawy bioinformatyki. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

24 Kolokwium (ustalenie terminu) Lista zadań
Kolokwium (ustalenie terminu) Lista zadań Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015