Utilizando el análisis filogenético para investigar origen de genes eucariotas

Dechun Zhang; Xianzhao Kan; Sarah Elizabeth Huss; Lan Jiang; Li-Qing Chen; Yibing Hu

doi:10.3791/56684

Artículo de método

Utilizando el análisis filogenético para investigar origen de genes eucariotas

DOI:

10.3791/56684

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14 de agosto de 2018

Dechun Zhang^*¹ , Xianzhao Kan^*² , Sarah Elizabeth Huss³ , Lan Jiang² , Li-Qing Chen³ , Yibing Hu⁴

¹Key Laboratory of Three Gorges Regional Plant Genetics and Germplasm Enhancement (CTGU)/Biotechnology Research Center, China Three Gorges University, ²The Institute of Bioinformatics, College of Life Sciences, Anhui Normal University, ³Department of Plant Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign, ⁴College of Resources & Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University

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En este artículo

Resumen

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Se describe un método de construir un árbol filogenético basado en la homología de la secuencia de dulces de eucariotas y SemiSWEETs de procariotas. El análisis filogenético es una herramienta útil para explicar la relación evolutiva entre genes o proteínas homólogas de grupos de organismo diferente.

Resumen

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El análisis filogenético utiliza nucleótido o aminoácido secuencias u otros parámetros, tales como secuencias de dominio y estructura tridimensional, para construir un árbol para mostrar la relación evolutiva entre diferentes taxones (unidades de clasificación) en el molecular nivel. El análisis filogenético puede utilizarse también para investigar las relaciones de dominio dentro de un taxón individual, particularmente para los organismos que han sufrido importantes cambian en morfología y fisiología, pero para que los investigadores carecen de evidencia fósil debido a la organismos larga historia evolutiva o escasez de fosilización.

En este texto, se describe un protocolo detallado para el método filogenético incluyendo alineamiento de secuencias de aminoácidos usando Clustal Omega y construcción subsecuente árbol filogenético usando ambos máxima probabilidad (ML) de la genética evolutiva Molecular Análisis (MEGA) y la inferencia bayesiana través de MrBayes. Para investigar el origen de genes eucarióticos Azúcares será eventualmente ser exportado transportadores (dulce), se analizaron 228 dulces incluyendo 35 dulce proteínas de eucariotas unicelulares y 57 semidulces proteínas de procariotes. Curiosamente, SemiSWEETs se encuentra en procariotas, pero dulces se encuentran en eucariotas. Dos árboles filogenéticos construidos mediante métodos teóricamente distintos han sugerido consistentemente que el primer eucariota gen dulce podría provienen de la fusión de un gen bacteriano semidulce y un gen de archaeal semidulce. Cabe señalar que uno debe ser cauteloso al sacar una conclusión basada solo en el análisis filogenético, aunque es útil explicar la relación subyacente entre diferentes taxones, que es difícil o incluso imposible de discernir a través de medios experimentales .

Introducción

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Secuencias de ADN o ARN llevan la información genética de fenotipos subyacentes que pueden ser analizados mediante métodos fisiológicos y bioquímicos u observada a través de pruebas morfológicas y fósiles. En cierto sentido, la información genética es más confiable que evaluar fenotipos externos porque el primero es la base para el último. En el estudio evolutivo, la evidencia fósil es muy directa y convincente. Sin embargo, muchos organismos, tales como microorganismos, tienen pocas posibilidades para formar un fósil durante edades del tiempo geológicas. Por lo tanto, información molecular como secuencias del nucleotide y del aminoácido secuencias de organismos exist....

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Protocolo

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1. alineación de la secuencia

Recoge secuencias de aminoácidos de dulce eucariótico y procariótico SemiSWEET en documentos separados y lista en formato FASTA. Descargar secuencias del centro nacional para información biotecnológica (NCBI), laboratorio de Biología Molecular europeo (EMBL) y el Banco de datos de ADN de bases de datos de Japón (DDBJ) por la búsqueda de similitud con la herramienta básica Local herramienta alineación de la búsqueda (BLAST).
1. En los archivos de ejemplo, recoger secuencias de proteína dulce supuesta 228 que poseen dos dominios de MtN3/saliva (7 hélices transmembranales) de 57 secuencias de proteína semid....

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Resultados

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Árboles filogenéticos muestran que todos los dominios MtN3/saliva primera de las secuencias dulce 35 agrupan como un clado y los dominios MtN3/saliva segundo de las dulces secuencias agrupadas como otro clado. Además, resultados de alineación de los dulces y SemiSWEETs muestran que algunos SemiSWEETs de α-proteobacterias alineación con el primer dominio MtN3/saliva de las secuencias del dulce, mientras que SemiSWEETs de Methanobacteria (archaea) alineación con la segunda MtN3/saliva domin.......

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Discusión

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Es cada vez más popular en la investigación biológica para hacer un árbol filogenético basado en nucleótido o aminoácido secuencias⁸. Generalmente, hay tres etapas críticas de la práctica incluyendo la alineación de la secuencia, evaluación de las secuencias alineadas con el método apropiado o algoritmo y visualización de los resultados computacionales como un árbol filogenético. En el estudio presentado, se llevaron a cabo tres rondas de la alineación de la secuencia: en primer lugar, se alinearo.......

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

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Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (31371596), el centro de investigación de biotecnología, Universidad de China tres gargantas (2016KBC04) y la Fundación de Ciencias naturales de la provincia de Jiangsu, China (BK20151424).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
Nombre	Número de catálogo	Comentarios
Adobe Illustration		una herramienta gráfica desarrollada por Adobe Systems Software Ireland Ltd. Copyright © 2017
BioEdit		un editor de alineación de secuencias biológicas escrito para Windows 95/98/NT/2000/XP/7. Derechos de autor y copia; Tom Hall
Clustal Omega		un paquete para realizar múltiples alineaciones de secuencias de aminoácidos o nucleótidos. http://www.clustal.org/
CorelDRAW		un software de diseño gráfico. Derechos de autor y copia; 2017 Corel Corporation
FigTree		, un visor gráfico de árboles filogenéticos diseñado por la Universidad de Edimburgo
MEGA		Molecular Evolutionary Genetics Analysis versión 6.0 http://www.megasoftware.net/home
MrBayes		, una herramienta de inferencia filogenética bayesiana
NVIDIA		una empresa diseña unidades de procesamiento gráfico (GPU) para los mercados de juegos y profesionales. Derechos de autor y copia de la corporación; 2017
PAUP		Análisis filogenético utilizando la parsimonia. El programa de David Swofford implementa el método de máxima verosimilitud bajo una serie de modelos de nucleótidos.
	Photoshop,	un editor de gráficos rasterizados desarrollado y publicado por Adobe Systems Software Ireland Ltd. Copyright © 2017
RHYTHM		una predicción basada en el conocimiento de los contactos de hekix. Caridad; Berlín – Protein Formatics Group - Copyright 2007-2009
TMHMM		una herramienta para la predicción de hélices transmembrana en proteínas. http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/
Memoria Compter		de 4 GB, CPU Core 2 o superior. Windows 7, Windows 10

Referencias

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Nei, M., Kumar, S. Molecular Evolution and Phylogenetics. , Oxford University Press. Oxford. (2000).
Foth, B. J. Phylogenetic analysis to uncover organellar origins of nuclear-encoded genes. Methods Mol Biol. 390, 467-488 (2007).
Baldauf, S. L.

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Evoluci n del gen SWEET Alineamiento con Clustal Omega rbol de M xima Verosimilitud Inferencia Bayesiana Software MEGA M todo MrBayes Secuencia de Amino cidos Prote nas SemiSWEET

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