drzewa filogenetyczne http://theta.edu.pl/ Podstawy Bioinformatyki IV drzewa filogenetyczne Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

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

Xiong J., Podstawy bioinformatyki 6 – 105, 945 / 10 – 2 027 025, 34 459 425 Xiong J., Podstawy bioinformatyki Magda Mielczarek

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

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

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

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

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

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

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

Oprogramowanie - Treefinder www.treefinder.de Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

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

Podstawy bioinformatyki 2015 Wybór sekwencji Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

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

Podstawy bioinformatyki 2015  Shields F.G. 2000. Phylogeny of mitochondrial DNA variation in brown bears and polar bears. Molecular Phylogenetics and Evolution 15:319-326. Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

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

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

Nowy identyfikator sekwencji Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

Przyrównanie sekwencji (alignment) Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

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

Tworzenie drzewa Treefinder Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

Podstawy bioinformatyki 2015 Treefinder Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

Podstawy bioinformatyki 2015 Literatura: Książki: Hall G.B. 2008. Łatwe drzewa filogenetyczne. Poradnik użytkownika. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa Higgs P. , Attwood T. K. 2011. Bioinformatyka i ewolucja molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa Xiong J. 2006. Podstawy bioinformatyki. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015

Kolokwium (ustalenie terminu) Lista zadań http://theta.edu.pl/ Kolokwium (ustalenie terminu) Lista zadań Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015