מדריך מעשי לphylogenetics לNonexperts

המטרה הכוללת של מאמר זה היא לשחזר עץ פילוגנטי אמין מרצפי DNA או חלבון. זה מושג על ידי זיהוי רצפים דומים באמצעות תוכניות פיצוץ ב-NCBI. השלב השני הוא יישור רצפים דומים.

לאחר מכן, מודל האבולוציה המתאים ביותר נקבע על פי היישור. השלב האחרון הוא להסיק את הקשר הפילוגנטי מהרצפים המיושרים. בסופו של דבר, הצינור שלב אחר שלב משמש כדי להראות כיצד משתמשים יכולים לעבור מנתוני רצף לפילוגנים אמינים.

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחומים מגוונים על ידי הסקת זהות ותפקוד לרצפים חדשים. כדי להשתמש בגרסה המקוונת של כלי החיפוש הבסיסי ליישור מקומי או לפוצץ, נווט אל המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי או שרת האינטרנט Blast של NNC B. לחץ על תוכנית הפיצוץ המתאימה.

הזן רצף טקסט בתבנית FASTA, כגון זה המוצג כאן, בתיבת השאילתה. לחץ על תוכנית ה-blast המתאימה לשימוש בחיפוש ולאחר מכן לחץ על blast. הפלט הוא בפורמט HTML כברירת מחדל ומציג את הרצפים הדומים ביותר לרצף טקסט הקלט.

הסעיף הבא עוסק בשימוש בקובץ הפעלה מקומי ב- Windows Mac. משתמשים יכולים לדלג לסעיף הבא שנקרא קבצי הפעלה של Blast Local עבור מחשבי Mac x. כדי להפעיל את תוכנית שורת הפקודה blast במחשב Windows, הורד את קובץ ההפעלה המתאים של Windows מאתר האינטרנט של NCBI blast.

לאחר התקנת תוכנית הפיצוץ, הגדר את משתנה סביבת המחשב באופן הבא, לחץ על כפתור התחל מחשבים ולחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על מחשב. לאחר מכן לחץ על מאפיינים. בחלון החדש, בחר הגדרות מערכת מתקדמות, ובכרטיסייה מתקדם של החלון הקופץ החדש, לחץ על כפתור משתני הסביבה.

לאחר מכן, תחת המקטע משתני משתמש עבור משתמש, לחץ על הכפתור החדש. בחלון הקופץ החדש, הוסף את נתיב שם המשתנה ואת ערך המשתנה המוצג כאן. לאחר מכן, הורד מסד נתונים מעוצב מראש, המתעדכן מדי יום מאתר NCBI או מגנום של אורגניזם מסוים.

לאחר מכן פתח הנחיה של MS DOS על ידי לחיצה על התחל והקלדת CMD בשורת החיפוש ושנה לתיקיית הפיצוץ של NCBI. צור את מסד הנתונים באמצעות הפקודה Make blast DB המוצגת כאן. צור רצף חלבון שאילתה הנקרא test על ידי הוספת רצף טקסט חלבון בפורמט FASTA לתיקיית DB.

לאחר מכן כדי לזהות את הרצפים הדומים ביותר לחלבון הבדיקה, חקור את מסד הנתונים באמצעות פקודת שאילתת פיצוץ P. הסעיף הבא חוזר על מידע זה עבור משתמשי Mac. משתמשי Windows יכולים לדלג לקטע החמישי וליצור יישורי רצפים מרובים.

כדי להפעיל את תוכנית שורת הפקודה blast ב-Mac, הורד את קובץ ההפעלה המתאים של MAC על ידי גישה מרחוק לאתר N-C-B-I-F-T-P. לשם כך פתח את המאתר וחפש מסוף בחלון הטרמינל, הקלד את כתובת ה- FTP עבור אתר N-C-B-I-F-T-P. הקלד אנונימי עבור שם וסיסמה ולאחר מכן הקלד CD blast קו נטוי קבצי הפעלה של קו נטוי העדכני ביותר.

פרט את קבצי ההפעלה על-ידי הקלדת LS והורד את הגירסה העדכנית ביותר התואמת לדרישות המערכת שלך על-ידי הקלדת הטקסט הבא. כעת, בטל את הדחיסה של הקבצים שהורדת. כעת הוסף את המיקום של הקבצים הבינאריים עבור קובץ ההפעלה של הפיצוץ לנתיב שלך כך שהמעטפת תוכל לחפש בספרייה זו.

כשאתה מחפש פקודות, הורד מסד נתונים מעוצב מראש או גנום מאתר NCBI. חפש בספריית הגנומים על ידי הקלדת גנומים של CD. לאחר מכן הורד את הגנום או את רצף העניין באופן הבא, ולאחר מכן הקלד quit כדי לצאת מאתר ה-FTP.

לאחר מכן, צור את מסד הנתונים על ידי הקלדת ההוראה Make Blast DB. הכנס רצף שאילתות בפורמט FASTA לתיקיית הסל וחקור את מסד הנתונים באמצעות פקודת השאילתה פיצוץ P כדי למצוא את הרצף הדומה ביותר לנתוני רצף הבדיקה בין יישור הרצפים המרובים הנפוצים או תוכניות MSA הוא קפה תה. לאחר הזנת נתוני רצף בפורמט fasta לתיבת השאילתה באתר קפה התה, הפלט מציין שאריות דומות על ידי קידוד הצבע.

תוכנית MSA נפוצה נוספת היא ה- MSA האשכולית, אותה ניתן להוריד כגרסת שורת פקודה, CLUSTERAL W או גרסה גרפית CLUSTERAL X עבור מערכות הפעלה שונות. לאחר מכן, טען את הנתונים לתוכנית האשכול במהירות טקסט רצף מעוצב על ידי בחירת הכרטיסייה קובץ. לאחר מכן לחיצה על כפתור טעינת רצפים.

כעת עבור ללשונית היישור ולחץ על כפתור השלמת היישור כדי ליישר את הרצפים למודל ההתאמה הטובה ביותר של האבולוציה. הורד את תוכנית המחאה. לאחר הורדת המחאה, לחץ פעמיים על מחאה.

לאחר השקת המחאה, לחץ על בחר קובץ בתיבת היישור כדי לטעון את נתוני הרצף. לאחר מכן לחץ על התחל כדי להפעיל את התוכנית. לאחר השלמת הריצה, התוכנית מציינת את הדגם הטוב ביותר על סמך הקריטריונים להסקת רצפים.

לאחר הורדה והפעלה של Phi ML, טען את רצף הקלט כרצף בפורמט שפת קובץ על ידי הקלדת שם הקובץ ו-PY. לאחר מכן הפעל את התוכנית על ידי הקלדת y. לאחר הורדת תוכנית הסקה בייסיאנית מאתר מר בייס, הפעל את התוכנית על ידי לחיצה על קובץ ההפעלה. לאחר מכן קרא את נתוני הרצף המעוצב של Nexus לתוך התוכנית על ידי הקלדת ביצוע שם קובץ נקודה NEX.

לאחר מכן, הגדר את המודל האבולוציוני ובחר את מספר הדורות להפעלה. לאחר הפעלת הניתוח עם הפקודה mc mc, סכם את העצים באמצעות הפקודה sum T כדי להציג עץ פילוגנטי. הורד את תוכנית תצוגת העץ.

כהערה אחרונה, ישנן מהדורות קבועות של תוכנות חדשות שמטרתן לספק יישורים טובים יותר, תחזיות דמיון או עצים פילוגנטיים. בעוד שהסקירה בסרטון זה כיסתה תוכניות פופולריות, הצופה מוזמן לבחון אפשרויות נוספות. אלגוריתם הפיצוץ מבצע יישורים מקומיים, אשר מחפשים קטעים קצרים של דמיון ברצף.

לאחר שהאלגוריתם חיפש את כל המתיחות האפשריות מרצף השאילתה והרחיב את הרצפים הללו בצורה מקסימלית, הוא מרכיב יישורים. עבור כל זוג רצפי שאילתות, הערך e נותן אינדיקציה למובהקות הסטטיסטית להתאמה. ככל שערך ה-E נמוך יותר, כך הפגיעה משמעותית יותר.

לדוגמה, יישור רצף עם ערך E של 0.05 פירושו שהסבירות שההתאמה הזו תתרחש במקרה בלבד היא 5 ל-100. ציון ה-BIT משתמש במטריצת ניקוד ספציפית כדי לספק אינדיקציה עד כמה היישור טוב. ככל שציון ה-BIT גבוה יותר, כך היישור טוב יותר.

יישור רצפים מרובים או MSA הוא יישור רצף של שלושה רצפים ראשוניים או יותר המורכבים מחומצות אמינו, DNA או RNA. הפלט מקפה התה MSA שנראה כאן, מקודד בצבע שאריות דומות. יישור מדגם של שישה רצפי חלבונים מיושרים באמצעות אשכול X מוצג כאן עבור יישור חומצות אמינו.

מחאת התוכנית משמשת לקביעת בחירת הדגמים המתאימים ביותר לתחליפי חומצות אמינו. בתוך הנתונים, התוכנית מפרטת את המודלים בזמן שהם מנותחים ומציגה את ההתאמה הטובה ביותר לאחר השלמת התוכנית, Phi ML מעריך פילוגנים בסבירות מקסימלית מיישור של רצפי נוקלאוטידים או חומצות אמינו. הוא משלב מספר רב של מודלים להחלפה יחד עם אפשרויות שונות לחיפוש במרחב טופולוגיית העץ.

מר בייס משתמש בהסקת CMC בייסיאנית על פני מספר מודלים אבולוציוניים כדי לשחזר קשרים פילוגנטיים. לאחר הפעלת התוכנית, ניתן לצפות בהתקדמות במרווחי זמן ספציפיים כפי שמוצג כאן. ברגע שנוצר עץ פילוגנטי, יש לדמיין את הטופולוגיה.

באיור הזה, חלון תצוגת העץ מציג עץ דגימה של חלבונים מזבוב. בסיס. תצוגת עץ כוללת עורך עצים המאפשר למשתמש להזיז ענפים ולנתב מחדש עצים. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לקרוא ביסודיות את המדריכים למשתמש עבור כל תוכנית.

פרוטוקול זה מספק נקודת התחלה מעשית כדי להציג לקורא כיצד תוכניות אלה פועלות. עם זאת, אני מעודד את הקורא לשחק ולהכיר את ההגדרות הרבות הקשורות לכל תוכנית.