فبراير 5, 2014
نحن هنا وصف خط أنابيب خطوة بخطوة لتوليد phylogenies موثوق بها من النوكليوتيدات أو الأحماض الأمينية تسلسل قواعد البيانات. ويهدف هذا الدليل لخدمة الباحثين أو الطلاب الجدد لتحليل النشوء والتطور.
الهدف العام من هذه المقالة هو إعادة بناء شجرة النشوء والتطور الموثوقة من تسلسل الحمض النووي أو البروتين. يتم تحقيق ذلك من خلال تحديد التسلسلات المتشابهة أولا باستخدام برامج الانفجار في NCBI. الخطوة الثانية هي محاذاة التسلسلات المتشابهة.
بعد ذلك ، يتم تحديد أفضل نموذج مناسب للتطور من المحاذاة. الخطوة الأخيرة هي استنتاج علاقة النشوء والتطور من التسلسلات المحاذاة. في النهاية ، يتم استخدام خط الأنابيب خطوة بخطوة لإظهار كيف يمكن للمستخدمين الانتقال من بيانات التسلسل إلى سلالات موثوقة.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجالات متنوعة من خلال استنتاج الهوية والوظيفة إلى تسلسلات جديدة. لاستخدام الإصدار عبر الإنترنت من أداة البحث عن المحاذاة المحلية الأساسية أو الانفجار ، انتقل إلى المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية أو خادم الويب Blast الخاص ب NNC B. انقر فوق برنامج الانفجار المناسب.
أدخل تسلسل نصي بتنسيق FASTA مثل التسلسل الموضح هنا في مربع الاستعلام. انقر فوق برنامج الانفجار المناسب لاستخدامه في البحث، ثم انقر فوق انفجار. يكون الإخراج بتنسيق HTML افتراضيا ويعرض التسلسلات الأكثر تشابها مع تسلسل نص الإدخال.
يغطي القسم التالي استخدام انفجار محلي قابل للتنفيذ على نظام التشغيل Windows Mac. يمكن للمستخدمين التخطي إلى القسم التالي المسمى Blast Local executables لأجهزة Mac x. لتشغيل برنامج سطر أوامر الانفجار على جهاز يعمل بنظام التشغيل Windows، قم بتنزيل ملف Windows القابل للتنفيذ المناسب من موقع NCBI blast على الويب.
بعد تثبيت برنامج Blast ، قم بتكوين متغير بيئة الكمبيوتر على النحو التالي ، انقر فوق زر بدء أجهزة الكمبيوتر وانقر بزر الماوس الأيمن فوق الكمبيوتر. ثم انقر فوق خصائص. في النافذة الجديدة ، حدد إعدادات النظام المتقدمة ، وفي علامة التبويب خيارات متقدمة في النافذة المنبثقة الجديدة ، انقر فوق زر متغيرات البيئة.
ثم ضمن قسم متغيرات المستخدم للمستخدم ، انقر فوق الزر جديد. في النافذة المنبثقة الجديدة ، أضف مسار اسم المتغير ، وقيمة المتغير الموضحة هنا. بعد ذلك ، قم بتنزيل قاعدة بيانات انفجار منسقة مسبقا ، والتي يتم تحديثها يوميا من موقع NCBI أو جينوم لكائن حي معين.
ثم افتح مطالبة MS DOS بالنقر فوق بدء وكتابة CMD في شريط البحث والتغيير إلى مجلد NCBI blast. قم بإنشاء قاعدة البيانات باستخدام الأمر Make blast DB الموضح هنا. قم بإنشاء تسلسل بروتين استعلام يسمى الاختبار عن طريق إدراج تسلسل نصي للبروتين بتنسيق FASTA في مجلد قاعدة البيانات.
ثم لتحديد التسلسلات الأكثر تشابها مع بروتين الاختبار ، قم باستجواب قاعدة البيانات عبر أمر استعلام blast P. يكرر القسم التالي هذه المعلومات لمستخدمي Mac. يمكن لمستخدمي Windows التخطي إلى القسم الخامس لإنشاء محاذاة تسلسل متعددة.
لتشغيل برنامج سطر أوامر blast على جهاز Mac ، قم بتنزيل ملف MAC القابل للتنفيذ المناسب عن طريق الوصول عن بعد إلى موقع N-C-B-I-F-T-P. للقيام بذلك ، افتح الباحث والبحث عن المحطة الطرفية في نافذة المحطة الطرفية ، اكتب عنوان FTP لموقع N-C-B-I-F-T-P. اكتب مجهول للاسم وكلمة المرور، ثم اكتب الشرطة المائلة للملفات التنفيذية المائلة للقرص المضغوط الأحدث.
قم بإدراج الملفات التنفيذية عن طريق كتابة LS وتنزيل أحدث إصدار يطابق متطلبات النظام عن طريق كتابة ما يلي. الآن ، قم بفك ضغط الملفات التي تم تنزيلها. أضف الآن موقع الثنائيات للانفجار القابل للتنفيذ إلى مسارك حتى تتمكن shell من البحث عبر هذا الدليل.
عند البحث عن الأوامر ، قم بتنزيل قاعدة بيانات انفجار منسقة مسبقا أو جينوم من موقع NCBI على الويب. ابحث في دليل الجينومات عن طريق كتابة جينومات الأقراص المضغوطة. ثم قم بتنزيل الجينوم أو تسلسل الاهتمام على النحو التالي ، ثم اكتب quit للخروج من موقع FTP.
بعد ذلك ، قم بإنشاء قاعدة البيانات عن طريق كتابة تعليمات Make Blast DB. قم بإدراج تسلسل استعلام بتنسيق FASTA في مجلد bin واستجواب قاعدة البيانات باستخدام الأمر blast P query للعثور على التسلسل الأكثر تشابها مع بيانات تسلسل الاختبار بين محاذاة التسلسل المتعدد شائعة الاستخدام أو برامج MSA هو الشاي والقهوة. بعد إدخال بيانات التسلسل المنسقة fasta في مربع الاستعلام في موقع الشاي والقهوة ، يشير الإخراج إلى بقايا مماثلة بواسطة ترميز اللون.
برنامج MSA آخر شائع الاستخدام هو MSA العنقودي ، والذي يمكن تنزيله كإصدار سطر أوامر ، أو CLUSTERAL W ، أو إصدار رسومي CLUSTERAL X لأنظمة التشغيل المختلفة. بعد ذلك ، قم بتحميل البيانات إلى البرنامج الإنقودي كنص تسلسل منسق بسرعة عن طريق تحديد علامة تبويب الملف. ثم النقر فوق الزر تسلسلات التحميل.
الآن قم بالتبديل إلى علامة التبويب محاذاة وانقر فوق الزر "القيام بمحاذاة كاملة" لمحاذاة التسلسلات للحصول على أفضل نموذج مناسب للتطور. قم بتنزيل برنامج الاحتجاج. بمجرد تنزيل الاحتجاج ، انقر نقرا مزدوجا فوق الاحتجاج.
بمجرد بدء الاحتجاج ، انقر فوق تحديد ملف في مربع المحاذاة لتحميل بيانات التسلسل. ثم انقر فوق ابدأ لتشغيل البرنامج. بعد الانتهاء من التشغيل ، يشير البرنامج إلى أفضل نموذج بناء على معايير استنتاج التسلسلات.
بعد تنزيل Phi ML وتشغيله ، قم بتحميل تسلسل الإدخال كتسلسل بتنسيق شفة الملف عن طريق كتابة اسم الملف و PY. ثم قم بتشغيل البرنامج عن طريق كتابة y. بعد تنزيل برنامج استدلال بايزي من موقع Mr Bays ، ابدأ البرنامج بالنقر فوق الملف القابل للتنفيذ. ثم اقرأ بيانات التسلسل بتنسيق Nexus في البرنامج عن طريق كتابة تنفيذ اسم الملف dot NEX.
بعد ذلك ، قم بتعيين النموذج التطوري وحدد عدد الأجيال المراد تشغيلها. بعد تشغيل التحليل باستخدام الأمر mc mc ، قم بتلخيص الأشجار باستخدام الأمر sum T لعرض شجرة النشوء والتطور. قم بتنزيل برنامج عرض الشجرة.
كملاحظة أخيرة ، هناك إصدارات مستمرة من البرامج الجديدة التي تهدف إلى توفير محاذاة أفضل أو تنبؤات تشابه أو أشجار النشوء والتطور. بينما غطت النظرة العامة في هذا الفيديو البرامج الشائعة ، يتم تشجيع المشاهد على استكشاف خيارات إضافية. تقوم خوارزمية الانفجار بإجراء محاذاة محلية ، والتي تبحث عن امتدادات قصيرة من تشابه التسلسل.
بعد أن تبحث الخوارزمية عن جميع الامتدادات الممكنة من تسلسل الاستعلام وتوسيع هذه التسلسلات إلى أقصى حد ، تقوم بعد ذلك بتجميع المحاذاة. لكل زوج من زوج تسلسل الاستعلام، تعطي القيمة e مؤشرا على الدلالة الإحصائية للمطابقة. كلما انخفضت قيمة E ، زادت أهمية.
على سبيل المثال ، تعني محاذاة التسلسل بقيمة E 0.05 أن احتمال حدوث هذه المطابقة عن طريق الصدفة وحدها هو خمسة في 100. تستخدم درجة BIT مصفوفة تسجيل محددة لتوفير مؤشر على مدى جودة المحاذاة. كلما زادت درجة BIT ، كانت المحاذاة أفضل.
محاذاة التسلسل المتعدد أو MSA هي محاذاة تسلسل لثلاثة أو أكثر من التسلسلات الأولية المكونة من الأحماض الأمينية أو الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي. الناتج من قهوة شاي MSA المشار إليها هنا ، رموز الألوان بقايا مماثلة. يتم عرض محاذاة عينة من ستة تسلسلات بروتين محاذاة باستخدام المجموعة X هنا لمحاذاة الأحماض الأمينية.
يتم استخدام احتجاج البرنامج لتحديد اختيار أفضل النماذج المناسبة لبدائل الأحماض الأمينية. ضمن البيانات ، يسرد البرنامج النماذج أثناء تحليلها ويعرض أفضل ملاءمة بعد الانتهاء من البرنامج ، ويقدر Phi ML أقصى احتمالية لسلالات النيوكليوتيدات أو تسلسل الأحماض الأمينية. وهو يشتمل على عدد كبير من نماذج الاستبدال إلى جانب خيارات مختلفة للبحث في مساحة طوبولوجيا الشجرة.
يستخدمMr.Bayes استدلال Bayesian CMC عبر عدد من النماذج التطورية لإعادة بناء علاقات النشوء والتطور. بمجرد تشغيل البرنامج ، يمكن عرض التقدم في فترات زمنية محددة كما هو موضح هنا. بمجرد إنشاء شجرة النشوء والتطور ، يجب تصور الطوبولوجيا.
في هذا الشكل ، تعرض نافذة عرض الشجرة عينة من البروتينات من الذبابة. قاعدة. تتضمن طريقة عرض الشجرة محرر شجرة يسمح للمستخدم بنقل الفروع وإعادة توجيه الأشجار. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر قراءة أدلة المستخدم لكل برنامج بدقة.
يوفر هذا البروتوكول نقطة انطلاق عملية لتعريف القارئ بكيفية عمل هذه البرامج. ومع ذلك ، فإنني أشجع القارئ على التلاعب والتعرف على العديد من الإعدادات المرتبطة بكل برنامج.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
تقدم هذه المقالة خطوات متسلسلة لإعادة بناء أشجار تطورية موثوقة من تسلسل الحمض النووي أو البروتين. تم تصميمها للباحثين والطلاب الجدد في التحليل التطوري.
Phylogenetic analysis enables target validation and mechanistic de-risking in early discovery by inferring functional identity and evolutionary relationships of novel sequences. This pipeline supports predictive confidence in lead identification by clarifying biological context and reducing ambiguity in target hypothesis testing. It provides a translational bridge from sequence data to functional annotation, informing portfolio triage and risk-adjusted advancement decisions.
The method integrates into the discovery continuum from target identification through lead optimization, enabling hypothesis testing, biological de-risking, and predictive modeling based on evolutionary relationships.