Name: Utilizzando lanalisi filogenetica di indagare lorigine genica negli eucarioti (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-14T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 57 s
Description: Scopri come costruire alberi filogenetici per analizzare l'evoluzione dei geni SWEET negli eucarioti. Questo metodo computazionale semplifica la selezione dei modelli e l'allineamento delle sequenze.

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Questo lavoro è stato supportato da National Natural Science Foundation of China (31371596), centro di ricerca Bio-tecnologia, Università di Cina tre gole (2016KBC04) e la Fondazione di scienze naturali della provincia di Jiangsu, Cina (BK20151424).

1. sequenza di allineamento
<ol><li>
Raccogliere le sequenze dell'amminoacido di dolce eucariotici e procariotico passato in documenti separati e li elenco in formato FASTA. Scaricare sequenze dal centro nazionale per Biotechnology Information (NCBI), European Molecular Biology Laboratory (EMBL) e la banca dati del DNA dei database Japan (DDBJ) ricerca di similitudine con lo strumento di base locale allineamento Cerca strumento (BLAST).
	<ol>
<li>Nei file d'esempio, raccogliere 228 sequenze della proteina presunta dolce che possiede due domini MtN3/saliva (7 eliche transmembrane) di 57 sequenze di proteine semidolce che possiedono un singolo dominio di MtN3/saliva (3 eliche transmembrane) dei procarioti ed eucarioti 13.</li>
		<li>Per semplificare il processo, è necessario selezionare 35 proteine dolci candidato da organismi unicellulari eucariotici tra i 228 dolci putativi per costruzione di alberi filogenetici. Queste sequenze sono fissate in modo che il lettore può praticare su un vero set di dati.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Allineare le sequenze dolce 35 inserendo le loro in Clustal Omega (http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/).
	<ol>
<li>Copiare e incollare le sequenze aminoacidiche in formato FASTA nella casella di input o caricare un file di sequenza in formato FASTA. Specificare che essi sono sequenza aminoacidica facendo clic sull'icona sotto menu pull-down nella sezione 'Passaggio 1'.</li>
		<li>Specificare il formato di output e altri parametri nella sezione 'Passaggio 2', se necessario. Per questo studio, impostare il formato di output come "clustal w/o numero" e lasciare gli altri parametri sulle impostazioni predefinite. Nella maggior parte dei casi, i parametri di default funzionano bene senza alcuna specifica.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Inviare ed eseguire l'allineamento nella sezione 'Passaggio 3'. Ovunque potrebbe richiedere da alcuni secondi a minuti fino a quando l'allineamento è finito. Nel pannello "Riassunto dei risultati", pulsante destro del mouse sul collegamento sotto il "allineamento in formato CLUSTAL" e salvare le sequenze allineate come "35.clustal" (Figura 1).</li>
	<li>
Aprire il file di risultati di allineamento in BioEdit.
	<ol>
<li>Il pannello principale di BioEdit, "Sequenza" e selezionare "Modificare Mood" nel primo menu a discesa, scegliere "Edit residui" nel sottomenu (Figura 2).</li>
		<li>Selezionare le sequenze che sporge sul lato sinistro dell'allineamento con il cursore (la sequenza selezionata verrà visualizzata in nero) e fare clic sull'icona "Elimina" sotto il menu "Edit" per rimuovere le sequenze selezionate (Figura 3).</li>
		<li>Selezionare Elimina le sequenze che sporge sul lato destro del primo dominio MtN3/saliva e salvare le sequenze di dominio MtN3/saliva prime profilate come 35-I.fas (Figura 4). Allo stesso modo, eliminare il lato sinistro e destro sporgente sequenze del secondo dominio MtN3/saliva e salvarlo come 35-II.fas. Il primo e il seconda sequenze di dominio MtN3/saliva possono essere previsto in anticipo con ritmo (http://proteinformatics.charite.de/rhythm/inndex.php?site=helix) o TMHMM (http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Aprire il file 35-I.fas con MEGA e fare clic su "allineare" quando richiesto. Sotto il menu "Modifica", scegliere "Seleziona tutto", quindi fare clic su "Selezionare sequenze"; saranno selezionati i nomi e le sequenze dei taxa in nero (Figura 5).
	<ol>
<li>Scegliere "Copia" dal menu "Edit" per copiare le sequenze negli Appunti e quindi incollare le sequenze copiate in un file doc.</li>
		<li>Nel file doc, sostituire tutte le "#" con ">" e quindi eliminare eventuali caratteri indipendenti per convertirli in formato FASTA. Aggiungere "-io" alla fine del nome di ogni taxon di contrassegnarli come le prime sequenze di dominio MtN3/saliva. La seconda sequenza del dominio MtN3/saliva seguendo lo stesso metodo di processo e aggiungere "-II" dopo il nome di ogni taxon.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Combinare la prime e la seconda MtN3/saliva dominio sequenze in formato FASTA in un file doc.
	<ol>
<li>Caricare nuovamente le sequenze combinate in Clustal Omega e allineare le sequenze come descritto sopra. Salvare il risultato come "35 realigned.clustal".</li>
		<li>Aprire il file "35 realigned.clustal" in BioEdit, eliminare i residui dell'amminoacido (sporgente) irregolare alle estremità delle sequenze allineate e quindi salvare le sequenze come "35 realigned.fas". Fare clic su "Sì" quando ha avvertito che alcuni caratteri non standard non possono essere salvati.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. calcolo dell'albero filogenetico
<ol><li>
Aprire "35 realigned.fas" in MEGA.
	<ol>
<li>Fare clic sul menu "Dati" e scegliere "Esporta allineamento" e salvare l'allineamento in formato microscopio (nexus) come "35.nex" per un uso successivo in MrBayes (Figura 6).</li>
		<li>Nel frattempo, fare clic sull'icona di "Modelli" sul pannello principale del MEGA, scegliere "trovare migliori modelli di DNA/Protein (ML)" e fare clic su "OK" sulla finestra a comparsa. Fare clic su "Calcola" per iniziare il modello di processo (Figura 7) di ricerca. Si aprirà un nuovo pannello di progresso; Questo processo dura diversi minuti a diversi giorni, a seconda della complessità delle sequenze caricate e le prestazioni del computer. Nota: Una tabella indicante che i risultati apriranno al termine il processo di ricerca del modello ( Figura 8). Il più piccolo Punteggio BIC sarà elencato in primo luogo, seguito da una serie di diversi modelli con gradualmente aumentando i punteggi di BIC. Il primo modello "LG + G + F" con il Punteggio di BIC più piccolo è il modello consigliato per ML albero basato sul file "35 realigned.fas".</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fare clic sull'icona "Filogenesi" sul pannello principale del MEGA, fare clic su "Costrutto/Test the massima probabilità Tree" e quindi fare clic su "Sì" il pannello a comparsa. Una nuova finestra si aprirà mostrando diversi parametri che devono essere specificati (Figura 9).
	<ol>
<li>In primo luogo, impostare il valore di bootstrap nel test della finestra di filogenesi; 500 o 1.000 è adeguata nella maggior parte dei casi. Sotto il modello di sostituzione, scegliere "aminoacido" come il tipo di sostituzione. Lo scopo di scegliere un modello di sostituzione è quello di stimare la vera differenza tra sequenze in base alle loro attuali stati3.</li>
		<li>Selezionare "LG con Freqs. (+F) modello "(LG + F) nella casella modello/metodo. Nella casella modello e tariffe, selezionare "Gamma distribuita" (G) per descrivere le variazioni di tasso tra i siti, i. e., dare più peso alle modifiche in lenta evoluzione siti3. Nella casella sottoinsieme di dati, selezionare "Completare eliminazione" per rimuovere tutte le colonne che contengono trattini.</li>
		<li>Tenere tutti gli altri parametri negli stati predefiniti (Figura 9). Dopo specifica di questi parametri, fare clic sull'icona "Compute" per avviare il calcolo.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. presentazione dell'albero filogenetico
Nota: Un albero filogenetico di ML sarà presentato quando è finito il calcolo utilizzando MEGA (Figura 10).
<ol><li>Sotto menu pull-down dell'icona sul pannello albero "File", scegliere "Salva sessione corrente" per salvare il risultato (. Mas è il tipo di file predefinito). Nello studio presente, il risultato è stato salvato come "35.mas". Il pannello di albero, molti parametri tra cui la durata del clade, albero stile, topologia albero, tipo di carattere del taxon nome, dimensione e colore, vengono visualizzati e può essere impostata su diverse opzioni.</li>
	<li>Salvare il file dell'albero finale facendo clic sull'icona di immagine e salvare la figura in diversi formati o copiare l'immagine come origine per fotoritocco.</li>
</ol>4. analisi del rapporto tra dolci e SemiSWEETs utilizzando l'allineamento di sequenza
Nota: Questo passaggio potrebbe non essere necessaria in analisi di sequenza ordinaria.
<ol><li>Allineare i 228 dolci eucariotici e procariotiche 57 SemiSWEETs in Clustal Omega come descritto sopra. I risultati di allineamento possono essere mostrati in Jalview, che è integrato in Clustal Omega e copiato per salvare in un editor di foto (Figura 11). Nota: L'allineamento di esempio, alcuni SemiSWEETs da α-Proteobacteria sono allineati con il primo dominio di MtN3/saliva delle sequenze dolce, considerando che SemiSWEETs da Metanobatteri (archaea) sono allineati con il secondo dominio MtN3/saliva delle sequenze di dolce.</li>
</ol>5. phylogenetic Tree costruzione con MrBayes
<ol><li>Per l'inferenza bayesiana con MrBayes, aprire il file eseguibile di MrBayes e un'interfaccia DOS arrivi in una nuova finestra. Il primo passo è quello di leggere il ﬁle di dati di nexus. Ingresso "eseguire 35.nex" dopo il prompt (ricordatevi di salvare il file di nex 35. nella stessa directory del file eseguibile MrBayes, o indicare il percorso del file prima di caricarlo). Apparirà un messaggio di "successo matrice lettura" successivi all'ultimo dei taxa elencati (Figura 12). Il file di nex 35. è già stato preparato e salvato in MEGA (vedere precedente punto 2.1).</li>
	<li>
Impostare il modello evolutivo.
	<ol>
<li>Dopo il prompt, digitare "prset aamodelpr = fixed(lg); LSet tariffe = g ". La "lg" e "g" corrispondono al modello "LG" e "G" che si trova nel MEGA. Dopo aver impostato correttamente il modello, digitare "mcmc nchains = 4 ngen = 5.000.000" dopo il prompt. Utilizzare il "nchains = 4" voce indica un numero totale di una catena del freddo e calde tre catene per accoppiamento di Metropolis. "ngen = 5.000.000" significa eseguire generazioni 5.000.000 di accoppiamento di Metropolis per la convergenza delle catene calde e fredde. In questo studio, scarto quadratico medio di Spalato frequenze inferiori a 0,01 è stato considerato come convergenza delle catene di piatti calde e fredde.</li>
		<li>Si noti che il numero di ngen non può essere previsto con precisione all'inizio del processo e di solito deve essere regolata basata sul cambiamento nella deviazione standard media delle frequenze di Spalato. Inoltre, il numero di ngen per convergenza può essere diverso ogni volta quando in esecuzione il programma basato sugli stessi dati.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Eseguire l'analisi: Questa fase dura da alcuni minuti a diversi giorni, a seconda della complessità dei dati di input e le prestazioni del computer. Dopo aver completato il calcolo predefinito, verrà richiesto "Continuare con analisi (sì/no)?" Se "no" viene digitato dopo il prompt, il computing si fermerà (Figura 13), altrimenti continuerà a calcolare dopo il numero di ulteriori generazioni è inserito. Quando è finito il calcolo (con una deviazione standard media di Spalato frequenze < 0.01 o 0,05), interrompere il calcolo digitando "n" dopo il prompt di richiesta. Nota: 0,01 è un criterio rigoroso, 0.05 è moderata e di solito adeguato.</li>
	<li>
Riassumere i campioni: Digitare "pozzetto" dopo il prompt per riepilogare i campioni dei parametri del modello (Figura 14). Quindi digitare "Bibola relburnin = yes burninfrac = 0.25" dopo il prompt per riepilogare i campioni dell'albero. Informazioni dettagliate sulla costruzione di alberi filogenetici verranno visualizzati come in Figura 15, seguita da due figure di albero che appariranno nel codice ASC II su schermo, un mostrando clade credibilità e le altre lunghezze del ramo visualizzando. Allo stesso tempo, un file di albero con il nome di "35.nex.con" verrà salvato automaticamente.</li>
	<li>Per una migliore presentazione dell'albero filogenetico, aprire il file di albero "35.nex.con" con lo strumento FigTree (http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/), selezionare uno stile o un formato per visualizzare il risultato (Figura 16) o anche modificarlo in un editor di foto per renderlo più facile lettura.</li>
</ol>

<ol><li>Nei, M., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNei%2C+M+%22Molecular+Evolution+and+Phylogenetics%22">Molecular Evolution and Phylogenetics</a>. , Oxford University Press. Oxford. (2000).</li>
<li>Foth, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phylogenetic+analysis+to+uncover+organellar+origins+of+nuclear-encoded+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Phylogenetic analysis to uncover organellar origins of nuclear-encoded genes.</a> Methods Mol Biol. 390, 467-488 (2007).</li>
<li>Baldauf, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phylogeny+for+the+faint+of+heart%3A+a+tutorial%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Genet%22%5BJournal%5D)">Phylogeny for the faint of heart: a tutorial.</a> Trends Genet. 19, 345-351 (2003).</li>
<li>Feng, D. F., Doolittle, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+sequence+alignment+as+a+prerequisite+to+correct+phylogenetic+trees%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Evol%22%5BJournal%5D)">Progressive sequence alignment as a prerequisite to correct phylogenetic trees.</a> J Mol Evol. 25, 351-360 (1987).</li>
<li>Persson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinformatics+in+protein+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22EXS%22%5BJournal%5D)">Bioinformatics in protein analysis.</a> EXS. 88, 215-231 (2000).</li>
<li>Sievers, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast%2C+scalable+generation+of+high-quality+protein+multiple+sequence+alignments+using+Clustal+Omega%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Syst+Biol%22%5BJournal%5D)">Fast, scalable generation of high-quality protein multiple sequence alignments using Clustal Omega.</a> Mol Syst Biol. 7, 539(2011).</li>
<li>Sievers, F., Higgins, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clustal+omega%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Clustal omega.</a> Curr Protoc Bioinformatics. 48, 1-16 (2014).</li>
<li>Yang, Z., Rannala, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+phylogenetics%3A+principles+and+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Molecular phylogenetics: principles and practice.</a> Nat Rev Genet. 13, 303-314 (2012).</li>
<li>Hall, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+accuracies+of+several+phylogenetic+methods+using+protein+and+DNA+sequences%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biol+Evol%22%5BJournal%5D)">Comparison of the accuracies of several phylogenetic methods using protein and DNA sequences.</a> Mol Biol Evol. 22, 792-802 (2005).</li>
<li>Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MEGA6%3A+Molecular+Evolutionary+Genetics+Analysis+version+6.0%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biol+Evol%22%5BJournal%5D)">MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0.</a> Mol Biol Evol. 30, 2725-2729 (2013).</li>
<li>Ronquist, F., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22357727">MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space.</a> Syst Biol. 61, 539-542 (2012).</li>
<li>Chen, L. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sugar+transporters+for+intercellular+exchange+and+nutrition+of+pathogens%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Sugar transporters for intercellular exchange and nutrition of pathogens.</a> Nature. 468, 527-532 (2010).</li>
<li>Xuan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+role+of+oligomerization+for+bacterial+and+plant+SWEET+sugar+transporter+family%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Functional role of oligomerization for bacterial and plant SWEET sugar transporter family.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 110, 3685-3694 (2013).</li>
<li>Hu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phylogenetic+evidence+for+a+fusion+of+archaeal+and+bacterial+SemiSWEETs+to+form+eukaryotic+SWEETs+and+identification+of+SWEET+hexose+transporters+in+the+amphibian+chytrid+pathogen+Batrachochytrium+dendrobatidis%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Phylogenetic evidence for a fusion of archaeal and bacterial SemiSWEETs to form eukaryotic SWEETs and identification of SWEET hexose transporters in the amphibian chytrid pathogen Batrachochytrium dendrobatidis.</a> FASEB J. 30, 3644-3654 (2016).</li>
<li>Holder, M. T., Zwickl, D. J., Dessimoz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+the+robustness+of+phylogenetic+methods+to+among-site+variability+in+substitution+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Philos+Trans+R+Soc+Lond+B+Biol+Sci%22%5BJournal%5D)">Evaluating the robustness of phylogenetic methods to among-site variability in substitution processes.</a> Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 363, 4013-4021 (2008).</li>
<li>Alfaro, M. E., Holder, M. T. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.ecolsys.37.091305.110021?journalCode=ecolsys">The Posterior and the Prior in Bayesian Phylogenetics.</a> Annu Rev Ecol Evol Syst. 37, 19-42 (2006).</li>
<li>Suchard, M., Rambaut, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Many-core+algorithms+for+statistical+phylogenetics%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Many-core algorithms for statistical phylogenetics.</a> Bioinformatics. 25, 1370-1376 (2009).</li>
<li>Zierke, S., Bakos, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FPGA+acceleration+of+the+phylogenetic+likelihood+function+for+Bayesian+MCMC+inference+methods%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">FPGA acceleration of the phylogenetic likelihood function for Bayesian MCMC inference methods.</a> BMC Bioinformatics. 11, 184(2010).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Sta diventando sempre più popolare nella ricerca biologica per fare un albero filogenetico basato su nucleotide o dell'amminoacido sequenze8. In generale, ci sono tre fasi critiche della pratica compreso l'allineamento di sequenza, valutazione delle sequenze allineate con l'algoritmo o il metodo corretto e la visualizzazione del risultato computazionale come un albero filogenetico. Nello studio presentato, sono state condotte tre turni di allineamento di sequenza: in primo luogo, le sequenze di pr...

Sequenze di DNA o RNA trasportano informazioni genetiche per i fenotipi sottostanti che può essere analizzato attraverso metodi fisiologici e biochimici o osservato attraverso prove morfologiche e fossili. In un certo senso, è più affidabile di valutazione esterni fenotipi perché il primo è la base per quest'ultima informazione genetica. In studio evolutivo, prova fossile è molto diretta e convincente. Tuttavia, molti organismi, quali microrganismi, hanno poche possibilità di formare un fossile durante Età geologiche lungo. Pertanto, informazioni molecolari quali sequenze nucleotidiche e sequenze dell'amminoacido da organismi esistenti correlati sono di valore per esplorare relazioni evolutive1. Nello studio presente, è stata fornita una semplice introduzione di conoscenza di base filogenetica protocollo facile da imparare per i nuovi arrivati che hanno bisogno di costruire un albero filogenetico in proprio.
Sia DNA (nucleotidi) e sequenze di proteine (aminoacidi) possono essere utilizzati per dedurre le relazioni filogenetiche tra geni omologhi, organelli o anche organismi2. Sequenze di DNA sono maggiori probabile di essere colpiti dai cambiamenti nel corso dell'evoluzione. Al contrario, sequenze dell'amminoacido sono molto più stabili, dato che sinonima mutazioni nelle sequenze nucleotidiche non causano mutazioni nelle sequenze dell'amminoacido. Di conseguenza, sequenze di DNA sono utili per il confronto di geni omologhi da organismi strettamente correlati, mentre sequenze dell'amminoacido sono appropriati per geni omologhi da organismi lontanamente correlati3.
Un'analisi filogenetica inizia con l'allineamento dell'amminoacido o nucleotide sequenze4 Estratto da un genoma con annotazioni sequenziamento database5 elencati in formato FASTA, vale a dire, proteina espressa o presunta sequenze, sequenze di RNA , o sequenze di DNA. Vale la pena notare che è fondamentale per raccogliere sequenze di alta qualità per l'analisi, e sequenze omologhe solo possono essere utilizzati per analizzare le relazioni filogenetiche. Molte piattaforme diverse come Clustal W, Clustal X, muscolo, T-caffè, MAFFT, può essere utilizzato per l'allineamento di sequenza. Il più ampiamente usato è Clustal Omega6,7 (http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/), che può essere utilizzato online o può essere scaricato gratuitamente gratuitamente. Lo strumento di allineamento ha molti parametri che l'utente può regolare prima di iniziare l'allineamento, ma i parametri di default funzionano bene nella maggior parte dei casi. Dopo il processo è completo, le sequenze allineate devono essere salvate nel formato corretto per il passaggio successivo. Essi devono quindi essere modificati o tagliati utilizzando un software di editing, come ad esempio BioEdit, perché la costruzione di alberi filogenetici da MEGA richiede le sequenze per essere di uguale lunghezza (inclusi sia dell'amminoacido abbreviazioni e trattini. Nella sequenza allineata, qualsiasi posizione senza un amminoacido o nucleotide è rappresentato da un trattino "-"). In generale, tutte le sporgenti aminoacidi o nucleotidi alle due estremità dell'allineamento dovrebbe essere rimosso. Inoltre, le colonne che contengono le sequenze scarsamente allineate nell'allineamento possono essere eliminate perché trasmettere poche preziose informazioni e a volte può dare confusione o false informazioni3. Le colonne contenenti uno o più trattini possono essere eliminate in questo momento o nella successiva fase di costruzione di albero. In alternativa, sono utilizzabili per il calcolo filogenetica. Al termine della sequenza di allineamento e di rifilatura, le sequenze allineate devono essere salvate in formato FASTA, o il formato desiderato, per un uso successivo.
Molte piattaforme di software forniscono funzioni di costruzione albero utilizzando diversi metodi o algoritmi. In generale, i metodi possono essere classificati come metodi di matrice di distanza o metodi di dati discreti. Metodi di matrice di distanza sono semplici e veloci per calcolare, mentre i metodi di dati discreti sono complicati e che richiede tempo. Per taxa strettamente correlate con un alto grado di condivisione dell'identità di sequenza dell'amminoacido o nucleotide, un metodo di matrice di distanza (Neighbor unendo: NJ; Metodo di gruppo coppia non ponderata con media aritmetica: UPGMA) è appropriato; lontanamente correlate taxa, un metodo di dati discreti (metodo della massima verosimiglianza: ML; Massima parsimonia: MP; Inferenza bayesiana) è ottimale3,8. In questo studio, i metodi di ML in MEGA (6.0.6) e inferenza bayesiana (MrBayes 3.2) sono stati applicati per costruire alberi filogenetici9. Idealmente, quando vengono utilizzati i parametri e il modello adeguato, i risultati derivati da diversi metodi possono essere coerenti, e sono dunque più affidabile e convincente.
Per un albero filogenetico di ML costruito utilizzando MEGA10, il file di sequenza allineata in formato FASTA deve essere caricato nel programma. Il primo passo è quindi di selezionare il modello di sostituzione ottimale per i dati caricati. Tutti i modelli di sostituzione disponibili vengono confrontati in base sulle sequenze caricate, e loro punteggi finali verranno mostrati in una tabella di risultati. Selezionare il modello con il Punteggio di criterio BIC (Bayesian Information) più piccolo (elencato per primo nella tabella), impostare i parametri di ML secondo il modello raccomandato e avviare il calcolo. Il tempo di calcolo varia da alcuni minuti a diversi giorni, a seconda della complessità dei dati caricati (lunghezza delle sequenze e numero di taxa) e le prestazioni del computer su cui vengono eseguiti i programmi. Quando il calcolo è finito, un albero filogenetico appare in una nuova finestra. Salvare il file come "FileName.mat". Dopo aver impostato i parametri per specificare l'aspetto dell'albero, salvare ancora una volta. Utilizzando questo metodo, MEGA è in grado di generare figure di pubblicazione grado albero filogenetico.
Per la costruzione di albero con MrBayes11, il primo passo è quello di trasformare la sequenza allineata, che di solito è elencata in formato FASTA, in formato nexus (NEX come tipo di file). Trasformazione di file FASTA in nexus formato possono essere elaborati in MEGA. Successivamente, la sequenza allineata nel nexus formato possa essere caricata in MrBayes. Quando il file viene caricato correttamente, è necessario specificare i parametri dettagliati per il calcolo dell'albero. Questi parametri includono dettagli come modello di sostituzione dell'amminoacido, tassi di variazione, numero catena-catena di Markov Monte Carlo (MCMC) accoppiamento, numero ngen, media deviazione standard delle frequenze di Spalato e così via. Dopo questi parametri sono stati specificati, è possibile avviare il calcolo. Alla fine, due figure di albero in ASC II codice, un visualizzando clade credibilità e le altre lunghezze del ramo visualizzando, verrà visualizzato sullo schermo.
Il risultato di albero verrà salvato automaticamente come "FileName.nex.con". Questo file di albero può essere aperto e modificato da FigTree, e la cifra in FigTree può essere modificata ulteriormente per renderlo più adatto per la pubblicazione.
In questo studio, 228 proteine dolci, tra cui 35 dolci da eucarioti unicellulari e 57 SemiSWEETs da procarioti, sono stati analizzati come un esempio. I dolci e il SemiSWEETs sono stati caratterizzati come glucosio, fruttosio o saccarosio trasportatori attraverso membrane12,13. L'analisi filogenetica suggerisce che i due domini MtN3/saliva contenente dolci potrebbero essere derivati da una fusione evolutiva di un passato batterica e di un archaeon14.

<table><tbody><tr><td>Adobe Illustration</td><td></td><td></td><td>uno strumento grafico sviluppato da Adobe Systems Software Ireland Ltd. Copyright &copy; 2017</td></tr><tr><td>BioEdit</td><td></td><td></td><td>un editor di allineamento di sequenze biologiche scritto per Windows 95/98/NT/2000/XP/7. Diritti d'autore e copia; Tom Hall</td></tr><tr><td>Clustal Omega</td><td></td><td></td><td>un pacchetto per creare allineamenti multipli di sequenze di amminoacidi o nucleotidi.&nbsp;</td></tr> <tr><td>http://www.clustal.org/ CorelDRAW</td><td></td><td></td><td>un software di progettazione grafica. Diritti d'autore e copia; 2017 Corel Corporation</td></tr><tr><td>FigTree</td><td></td><td></td><td>, un visualizzatore grafico di alberi filogenetici progettato dall'Università di Edimburgo</td></tr><tr><td>MEGA</td><td></td><td></td><td>MolecularEvolutionary Genetics Analysis versione6.0 http://www.megasoftware.net/home</td></tr><tr><td>MrBayes,</td><td></td><td></td><td>uno strumento di inferenza filogenetica bayesiana</td></tr><tr><td>NVIDIA</td><td></td><td></td><td>un'azienda progetta unità di elaborazione grafica (GPU) per i mercati dei giochi e professionali. Copyright e copia della società; 2017</td></tr><tr><td>PAUP</td><td></td><td></td><td>Analisi filogenetica utilizzando la parsimonia. Il programma di David Swofford implementa il metodo della massima verosimiglianza in una serie di modelli nucleotidici.</td></tr><tr><td>Photoshop</td><td></td><td></td><td>un editor di grafica raster sviluppato e pubblicato da Adobe Systems Software Ireland Ltd. Copyright &copy; 2017</td></tr><tr><td>RHYTHM</td><td></td><td></td><td>una previsione basata sulla conoscenza dei contatti hekix. Caritatevole; Berlino &ndash; Protein Formatics Group - Copyright 2007-2009</td></tr><tr><td>TMHMM</td><td></td><td></td><td>uno strumento per la previsione delle eliche transmembrana nelle proteine. http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/</td></tr> <tr><td>Compter</td><td></td><td></td><td>4 GB di memoria, Core 2 o superiore CPU. Windows 7, Windows 10</td></tr></tbody></table>

utilizzando l'analisi filogenetica di indagare l'origine genica negli eucarioti

Using Phylogenetic Analysis to Investigate Eukaryotic Gene Origin

L'analisi filogenetica utilizza del nucleotide o sequenze aminoacidiche o altri parametri, quali sequenze di dominio e struttura tridimensionale, per costruire un albero per mostrare le relazioni evolutive tra diversi taxa (unità di classificazione) presso il molecolare livello. L'analisi filogenetica può essere utilizzata anche per indagare le relazioni di dominio nell'ambito di un singolo taxon, particolarmente per organismi che hanno subito un sostanziale cambiamento nella morfologia e fisiologia, ma per cui i ricercatori mancano prove fossili a causa della degli organismi lunga storia evolutiva o scarsità di fossilizzazione.
In questo testo, un protocollo dettagliato è descritto con il metodo filogenetico, compreso l'allineamento di sequenza dell'amminoacido usando la costruzione albero filogenetico successive utilizzando entrambi probabilità massima (ML) di genetica molecolare evolutiva e Clustal Omega Analisi (MEGA) e inferenza bayesiana tramite MrBayes. Per indagare l'origine di geni eucariotici Zuccheri sarà alla fine essere esportati i trasportatori (dolce), 228 dolci tra cui 35 dolce da eucarioti unicellulari e semidolce 57 proteine da procarioti sono stati analizzati. Interessante, SemiSWEETs sono stati trovati nei procarioti, ma dolci sono stati trovati negli eucarioti. Due alberi filogenetici costruiti utilizzando metodi teoricamente distinti costantemente hanno suggerito che il primo gene eucariotico dolce potrebbe derivano dalla fusione di un gene batterico semidolce e un gene semidolce degli Archaea. Vale la pena notare che uno dovrebbe essere prudente per trarre una conclusione basata esclusivamente sull'analisi filogenetica, anche se è utile spiegare il rapporto sottostante tra taxa diversi, che è difficile o addirittura impossibile discernere attraverso mezzi sperimentali .

Alberi filogenetici mostrano che tutti i domini di MtN3/saliva primi delle sequenze dolce 35 cluster come un clade e i domini di MtN3/saliva secondo delle sequenze dolce cluster come un altro clade. Inoltre, risultati di allineamento delle dolci e SemiSWEETs mostrano che alcuni SemiSWEETs da α-Proteobacteria allineato con il primo dominio di MtN3/saliva delle sequenze dolce, considerando che SemiSWEETs da Metanobatteri (archaea) allineato con la seconda MtN3/saliva dominio delle sequenze ...

È descritto un metodo per costruire un albero filogenetico basato su omologia di sequenza di dolci da eucarioti e SemiSWEETs da procarioti. L'analisi filogenetica è uno strumento utile per spiegare la parentela evolutiva tra proteine omologhe o geni da gruppi di organismi diversi.

Utilizzando l'analisi filogenetica di indagare l'origine genica negli eucarioti

Phylogenetic analysis uses nucleotide or amino acid sequences or other parameters, such as domain sequences and three-dimensional structure, to construct ...

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo fitogenetico, come ad esempio come raccogliere sequenze e come selezionare il modello di calcolo corretto. Il vantaggio principale di questa tecnica è che è molto facile da imparare. In generale, coloro che sono nuovi a questo metodo possono avere difficoltà semplicemente perché non sanno come gestire i dati a causa della mancanza di conoscenze di base dei principi e dei metodi della filogenesi.Questo metodo è stato sviluppato per la prima volta quando abbiamo analizzato l'allineamento dei geni eucariotici SWEET. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto esiste una grande quantità di scelte e impostazioni per diversi aspetti dell'allineamento. Inizia questa procedura con la selezione di 35 proteine SWEET candidate da organismi eucariotici unicellulari come descritto nel protocollo di testo.Allinea le 35 sequenze SWEET inserendole in Clustal Omega. Copia e incolla le sequenze proteiche in formato FASTA nella casella di input o carica un file di sequenza in formato FASTA. Specificare che si tratta di una sequenza di amminoacidi facendo clic sull'icona sotto il menu a discesa nella sezione del pa

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