Name: Um Guia Prático para Phylogenetics para não especialistas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-05T17:00:00.000+00:00
Duration: 12 min
Description: Aprenda a reconstruir árvores filogenéticas confiáveis a partir de sequências de DNA ou proteínas usando BLAST, alinhamento múltiplo e modelos evolutivos. Este guia prático auxilia pesquisadores iniciantes em bioinformática.

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Agradecemos a membros do laboratório O&#39;Halloran para comentários sobre o manuscrito. Agradecemos a The George Washington University Departamento de Ciências Biológicas e colombiana Faculdade de Artes e Ciências de financiamento para D. O&#39;Halloran.

1. Básico Local Alignment Search Tool (BLAST): interface on-line <ol><li> Clique neste link para visitar o web server BLAST 1 do Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia (NCBI). - <a href="http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi">http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi</a> (Figura 1). </li><li> Entrada de uma seqüência de texto formatado FASTA (ver Figura 2, por exemplo) na caixa de consulta. </li><li> Clique no programa BLAST apropriado e banco de dados relevantes ou espécies individuais de interesse a ser usado na pesquisa e, em seguida, clique em &quot;BLAST&quot;. Nota: seqüência FASTA formatado começa com uma linha de descrição indicado por um sinal &quot;&gt;&quot;. A descrição deve seguir imediatamente após o sinal &quot;&gt;&quot;, a seqüência (isto é. Nucleotídeos ou aminoácidos) seguem a descrição na linha seguinte. A saída da pesquisa BLAST é visto como HTML, texto simples, XML, ou bater taveis (texto ou csv) com o definido para HTML padrão (Figura 3). </li></ol> 2. Básico Local Alignment Search Tool (BLAST): executáveis ​​locais <ol><li> Faça o download dos mais recentes da linha de comando executáveis ​​Explosão Explosão através deste link: <a href="ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/">ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/</a> - </li><li> em&gt; Para usuários de PC: clique duas vezes no arquivo mais recente explosão win32.exe e aceite o contrato de licença e clique em Instalar. Nota: O diretório de instalação padrão é C: NCBI-BLAST-2.2.27 +. </li><li> Configure a variável de ambiente PC da seguinte forma: <ol><li> Clique no PC botão &quot;Iniciar&quot; e, em seguida, clique direito &quot;computador&quot;, </li><li> Clique em &quot;Propriedades&quot; e no pop-up, clique na aba &quot;Avançado&quot; </li><li> Clique no botão &quot;Variáveis ​​de Ambiente&quot; e no novo pop-up, clique no botão &quot;novo&quot; em diae &quot;Variáveis ​​de usuário para usuário&quot; seção </li><li> No pop-up adicionar o nome da variável &quot;Path&quot; e valor da variável &quot;C: NCBI-BLAST-2.2.27 + bin. Nota: o diretório bin contém o executável (ou seja blastp, etc.).. </li></ol></li><li> em&gt; Para usuários de Mac: Abra o aplicativo Terminal (para fazer isso basta abrir &quot;Finder&quot; e procure &quot;Terminal&quot; e isso vai exibir o ícone do &quot;terminal&quot;). Para o tipo de janela de terminal: &gt; Ftp <a href="ftp://ftp.ncbi.nih.gov">ftp.ncbi.nih.gov</a> Nota: Também é possível digitar a URL usada acima no exemplo para PC </li><li> Para acessar o NCBI Tipo de site ftp &quot;anônimo&quot; para nome e senha, e em seguida, digite: &gt; Cd explosão / executáveis ​​/ ÚLTIMAS </li><li> Listar os arquivos executáveis, digitando: &gt; ls </li><li> Obtenha a última versão, digitando o seguinte (ou seja qual for a versão mais recente é atualmente): 2; obter NCBI-BLAST-2.2.7-macosx.tar.gz </li><li> Saia site do servidor ftp do NCBI, digitando &quot;exit&quot;. </li><li> Descompacte os arquivos baixados, digitando: &gt; Tar-xzf NCBI-BLAST-2.2.7-macosx.tar.gz </li><li> Adicionar a localização dos binários para o executável explosão de seu caminho para que o shell pode pesquisar este diretório quando se olha para os comandos, digitando: &gt; PATH = $ PATH: new_folder_location </li><li> Verifique se isso somado a localização para o seu caminho, digitando: &gt; Echo $ PATH </li><li> Download de uma base de dados pré-formatados BLAST (que são atualizadas diariamente) clicando aqui: <a href="ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/db/">ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/db/</a> </li><li> Coloque o banco de dados para a pasta &quot;db&quot;. </li><li> em&gt; Em um PC: abra um prompt do MS-DOS (para fazer isso, clique em &quot;Iniciar&quot; e digite &quot;cmd&quot; na barra de pesquisa) e altere o diretório para a pasta NCBI-explosão, digitando: C: Users&gt; cd .. [movimentos-se uma pasta] C: &gt; cd NCBI-BLAST-2.2.27 + Isso irá alterar o diretório para: C: NCBI-BLAST-2.2.27 +&gt; </li><li> Criar o banco de dados usando o comando &quot;makedb&quot; seguinte: &gt; Makedb-in db / briggsae.fasta-dbtype prot-out db / briggsae Nota: No exemplo abaixo (Figura 4), ​​o banco de dados é chamado de &quot;briggsae&quot; e é composto de um grupo de ligação a partir do organismo de Caenorhabditis briggsae. </li><li> Crie uma seqüência de proteína consulta chamado &quot;teste&quot; através da inserção de uma seqüência de texto formatado proteína FASTA para a pasta &quot;db&quot;. </li><li> Interrogar o banco de dados através de uma pesquisa blastp, digitando o seguinte comando: &gt; Db blastp-query / db teste.txt-db / text.txt briggsae-out </li><li> em&gt; Em um Mac: o download de um banco de dados para pesquisas Explosão locais acessando o site ftp do NCBI conforme as instruções acima (passo 2.4) e dodo tipo n: &gt; Lcd .. / bancos de dados / </li><li> Faça o download do genoma ou seqüência de interesse, digitando: &gt; Se NC_ [Adesão #]. Fna Nota: &quot;. Fna&quot; refere-se à sequência de nucleótidos FASTA formatado e &quot;faa.&quot; Refere-se às sequências de aminoácidos FASTA formatado. </li><li> Digite &quot;quit&quot; para sair do site ftp. </li><li> Faça o banco de dados, digitando: &gt; Makeblastdb-in db / mouse.faa-out mouse-dbtype prot </li><li> Inserir uma seqüência de consulta RÁPIDO formatado para a pasta &quot;bin&quot; e interrogar o banco de dados com o seguinte comando: &gt; Blastp-query &quot;seu query.fasta&quot;-db &quot;seu banco de dados&quot; results.txt-out </li></ol> 3. Gerando vários alinhamentos de seqüência <ol><li> Clique nos links abaixo para acessar programas comumente usados ​​múltiplas seqüência de alinhamento (MSA): ClustalW 6 <a href="http://www.clustal.org/">http://www.clustal.org/</a> Barrilhagn 7 <a href="http://msa.sbc.su.se/cgi-bin/msa.cgi">http://msa.sbc.su.se/cgi-bin/msa.cgi</a> MAFFT 8,9 <a href="http://mafft.cbrc.jp/alignment/software/">http://mafft.cbrc.jp/alignment/software/</a> MÚSCULO 10 <a href="http://www.drive5.com/muscle/">http://www.drive5.com/muscle/</a> T-Coffee 11 <a href="http://www.tcoffee.org/Projects/tcoffee/">http://www.tcoffee.org/Projects/tcoffee/</a> PROBCONS 12 <a href="http://toolkit.tuebingen.mpg.de/probcons">http://toolkit.tuebingen.mpg.de/probcons</a> </li><li> Clique neste link - <a href="http://tcoffee.crg.cat/apps/tcoffee/do:regular">http://tcoffee.crg.cat/apps/tcoffee/do:regular</a> - e FASTA entrada de dados de seqüência formatados na caixa de consulta Nota: Um exemplo de saída a partir de T-Coffee pode ser visto na Figura 5, resíduos semelhantes são codificados por cores. </li><li> Faça o download do Clustal MSA como uma versão de linha de comando (ClustalW) ou um v gráficaersão (ClustalX), clicando neste link: <a href="http://www.clustal.org/clustal2/">http://www.clustal.org/clustal2/</a> - clique no executável apropriado (ou seja, vitória, Linux, Mac OS X). </li><li> Envie os dados como texto formatado seqüência FASTA e alinhar (Figura 6). </li></ol> 4. Determinar Modelos de melhor ajuste da Evolução <ol><li> Clique aqui para baixar o programa ProtTest 13: <a href="http://darwin.uvigo.es/our-software/">http://darwin.uvigo.es/our-software/</a> </li><li> Uma vez ProtTest é baixado, clique duas vezes no arquivo ProtTest.jar </li><li> Uma vez ProtTest é lançado, clique em &quot;Selecionar arquivo&quot; e carregar os dados da seqüência (Figura 7). </li><li> Em seguida, clique em &quot;start&quot; eo programa vai começar (Figura 8). Nota: Após a finalização da execução (Figura 8), o programa irá indicar o melhor modelo baseado em critérios p.ex.<html> &quot;Melhor modelo de acordo com a AIC: WAG + I + G&quot; </li></ol> 5. Inferindo seqüência com base Filogenias por máxima verossimilhança ou Inferência Bayesiana <ol><li> Transferido PhyML 4 aqui: <a href="https://code.google.com/p/phyml/">https://code.google.com/p/phyml/</a> </li><li> Inicie o arquivo executável, clicando duas vezes no aplicativo apropriado (ie phyml do Windows, phyml Linux, etc.) E janela de interface irá aparecer (Figura 9). </li><li> Coloque a seqüência de entrada como uma seqüência PHYLIP formatado digitando: &gt; &quot;Nome do arquivo&quot;. Phy Nota: Para converter entre formatos de seqüência, use o programa &quot;Readseq&quot; web disponível em - <a href="http://iubio.bio.indiana.edu/cgi-bin/readseq.cgi">http://iubio.bio.indiana.edu/cgi-bin/readseq.cgi</a> . </li><li> Inicie o programa, digitando &quot;Y&quot;. </li><li> Baixe MrBayes 5 aqui: rceforge.net / download.php &quot;&gt; http://mrbayes.sourceforge.net/download.php </li><li> Para iniciar o programa clique no arquivo executável e ler NEXUS formatado dados de seqüência para o programa, digitando: &gt; Executar &quot;nome do arquivo&quot;. Nex </li><li> Defina o modelo evolutivo. </li><li> Selecione o número de gerações para executar, digitando: &gt; Mcmcp ngen = 1000000 [este define o número de gerações 1000000] &gt; Cárter queimando = 10000 [isso define o queimando a 10000] </li><li> Salve os comprimentos dos ramos no arquivo de resultados, digitando: &gt; Mcmcp savebrlens = yes </li><li> Executar a análise, digitando: &gt; Mcmc </li><li> Resuma as árvores usando o comando &quot;SUMT&quot;. </li></ol> 6. Visualizando Filogenias <ol><li> Veja uma lista de programas para ver as árvores aqui: <a href="http://www.treedyn.org/overview/editors.html">http://www.treedyn.org/overview/editors.html</a> </li><li> Faça o download do TreeView 14 progrestou aqui: <a href="http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeview.html">http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeview.html</a> </li></ol>

<ol><li>Altschul, S. F., Carroll, R. J., Lipman, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weights+for+data+related+by+a+tree%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Weights for data related by a tree.</a> J. Mol. Biol. 207 (4), 647-653 (1989).</li>
<li>Akaike, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+look+at+the+statistical+model+identification%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Automat.+Contr%22%5BJournal%5D)">A new look at the statistical model identification.</a> IEEE Trans. Automat. Contr. 19 (6), 706-723 (1974).</li>
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<li>Guindon, S., Gascuel, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple%2C+fast%2C+and+accurate+algorithm+to+estimate+large+phylogenies+by+maximum+likelihood%5BTitle%5D)+AND+%22Syst.+Biol%22%5BJournal%5D)">A simple, fast, and accurate algorithm to estimate large phylogenies by maximum likelihood.</a> Syst. Biol. 52 (5), 696-704 (2003).</li>
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<li>Chevenet, F., Brun, C., Banuls, A. L., Jacq, B., Christen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TreeDyn%3A+Towards+dynamic+graphics+and+annotations+for+analyses+of+trees%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">TreeDyn: Towards dynamic graphics and annotations for analyses of trees.</a> BMC Bioinformatics. 7, 439 (2006).</li>
</ol>

Não temos nada a divulgar.

Nossa esperança para este artigo é que ele vai servir como um ponto de partida para orientar pesquisadores ou estudantes que são novos para filogenia. Projetos de seqüenciamento do genoma tornaram-se menos caro ao longo dos últimos anos e, como conseqüência, a demanda do usuário para esta tecnologia é cada vez maior, e agora a produção de grandes conjuntos de dados de seqüência é comum em pequenos laboratórios. Esses conjuntos de dados, muitas vezes fornecer pesquisadores com conjuntos de genes que exigem uma estrutura ...

A fim de entender como duas (ou mais) espécies evoluíram, primeiro é necessário obter seqüência ou dados morfológicos de cada amostra, estes dados representam quantidades que podemos usar para medir o seu relacionamento através do espaço evolutivo. Assim como quando medir a distância linear, com mais dados disponíveis (por exemplo, milhas, polegadas, microns) vai equivaler a uma medição mais precisa. Ergo, a precisão com que um pesquisador pode deduzir distância evolutiva é fortemente influenciado pelo volume de dados informativos disponíveis para medir relacionamentos. Além disso, porque as diferentes amostras evoluir a taxas diferentes e por diferentes mecanismos, o método que usamos para medir a relação entre dois táxons também influencia diretamente a precisão das medições evolutivas. Portanto, porque as relações evolutivas não são diretamente observados, mas em vez disso são extrapolados a partir de seqüência ou dados morfológicos, o problema de inferir evolutivarelações torna-se uma das estatísticas. Filogenia é o ramo da Biologia que estuda aplicação de modelos estatísticos para padrões de evolução, a fim de reconstruir a história evolutiva de forma otimizada entre táxons. Esta reconstrução entre taxa é conhecida como filogenia da taxa. Para ajudar a preencher a lacuna no conhecimento entre biólogos moleculares e biólogos evolucionistas que descrevemos aqui um passo a passo gasoduto para inferir filogenias a partir de um conjunto de seqüências. Em primeiro lugar, detalhamos os passos envolvidos no interrogatório de banco de dados usando o Básico Local Alignment Search Tool (BLAST 1) algoritmo através da interface baseada na web, e também usando executáveis ​​locais, o que é muitas vezes o primeiro passo para a obtenção de uma lista de seqüências similares a um não identificado consulta, embora alguns pesquisadores também pode estar interessado em coleta de dados para um único grupo através de interfaces web, como Phylota (http://www.phylota.net/). BLAST é um algoritmo para cOMPARAÇÃO aminoácido primário ou dados de seqüência de nucleotídeos contra um banco de dados de sequências para procurar &quot;hits&quot; que se assemelham a seqüência de consulta. O programa BLAST foi desenhado por Stephen Altschul et al. no National Institutes of Health (NIH) 1. O servidor BLAST consiste em uma série de programas diferentes, e aqui está uma lista de alguns dos programas BLAST mais comuns: i) BLAST nucleotídeo-nucleotídeo (blastn): Este programa requer uma entrada de seqüência de DNA e retorna as seqüências de DNA mais similares do banco de dados de DNA que o usuário especifica (por exemplo, por um organismo específico). ii) BLAST proteína-proteína (blastp): Aqui o usuário insere uma seqüência de proteína eo programa retorna as seqüências protéicas mais similares do banco de dados de proteínas que o usuário especifica. iii) BLAST iterativo-Posição Específica (PSI-BLAST) (blastpgp): A entrada do usuário é uma proteem seqüência que retorna um conjunto de proteínas estreitamente relacionados e, a partir deste conjunto de dados é gerado um perfil conservada. Em seguida uma nova consulta é gerada utilizando apenas estes &quot;motivos&quot; conservadas, que é utilizado para interrogar uma base de dados de proteína e esta retorna um grupo maior de proteínas a partir do qual um novo conjunto de &quot;motivos&quot; conservadas são extraídos e, em seguida, utilizada para interrogar um banco de dados de proteínas, até um conjunto ainda maior de proteínas são afinados e outro perfil é gerado eo processo é repetido. Com a inclusão de proteínas relacionadas na consulta em cada etapa deste programa permite ao usuário identificar sequências que são mais divergentes. iv) Nucleotide 6-frame tradução em proteínas (blastx): Aqui o usuário fornece uma entrada sequência de nucleotídeos que é convertido em os seis quadros conceituais produtos de tradução (ou seja, ambas as vertentes) contra um banco de dados de sequências de proteínas.. v) nucleotídeo 6-frame tradução de nucleotídeoTradução 6-frame (tblastx): Este programa tem uma entrada de seqüência de nucleotídeos do DNA e traduz a entrada em todos os seis quadros conceituais produtos de tradução que se compara contra as traduções de seis quadros de um banco de dados de seqüência de nucleotídeos. vi) Proteína de nucleotídeo tradução 6-frame (tblastn): Este programa usa uma entrada de seqüência de proteína para comparar com todos os seis quadros de leitura de um banco de dados de seqüência de nucleotídeos. A seguir, descrevemos programas comumente usados ​​para gerar uma seqüência múltipla de alinhamento (MSA) a partir de um conjunto de dados de seqüência, e isso é seguido por um guia do usuário para programas que determinam os modelos de melhor ajuste de evolução para um conjunto de dados de seqüência. Árvore filogenética é um problema de análise estatística, e por isso, os métodos filogenéticos precisa incorporar um quadro estatístico. Este quadro estatístico torna-se um modelo evolutivo que incorpora mudança seqüência dentro do conjunto de dados. Este mo evolutivadel é composto de um conjunto de hipóteses sobre o processo de substituições de nucleotídeos ou amino-ácidos, eo modelo de melhor ajuste para um conjunto de dados em particular podem ser selecionados por meio de testes estatísticos. O ajuste aos dados de diferentes modelos podem ser comparados através de testes de razão de verossimilhança (LRTS) ou critérios de informação para selecionar o modelo que melhor se ajusta dentro de um conjunto de possíveis. Dois critérios de informação comuns são as informações critério de Akaike (AIC) 2 eo critério de informação Bayesiano (BIC) 3. Uma vez que um alinhamento óptimo é gerado, há muitos métodos diferentes para criar uma filogenia dos dados alinhados. Existem vários métodos de inferir relações evolutivas; amplamente, eles podem ser divididos em duas categorias: métodos baseados em distância e métodos baseados em seqüência. Métodos baseados em Distância calcular distâncias entre pares de sequências, e, em seguida, usar essas distâncias para obter a árvore. Métodos baseados em Sequência utilizar o alinhamento da sequência directa, e geralmente pesquisar a tree espaço usando um critério de otimização. Nós delineamos dois métodos baseados em seqüência para reconstruir as relações filogenéticas: são PhyML 4, que implementa a estrutura de máxima verossimilhança, e MrBayes 5 que usa Bayesian Markov Chain Monte Carlo inferência. Probabilidade e métodos bayesianos fornecer um quadro estatístico para a reconstrução filogenética. Ao fornecer informações do usuário em ferramentas de construção de árvore comumente utilizados, apresentamos ao leitor os dados necessários para inferir relações filogenéticas.

<table><tbody><tr><td>Página da BLAST</td><td></td><td></td><td><a href="http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi">http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi</a></td></tr><tr><td>BLAST executáveis&nbsp;</td><td></td><td></td><td><a href="ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/">ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/</a></td></tr><tr><td>Bancos de dados</td><td></td><td></td> BLAST pré-formatados<td><a href="ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/db/">ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/db/</a></td></tr><tr><td>Clustal</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.clustal.org/ ">http://www.clustal.org/</a></td></tr><tr><td>Kalign</td><td></td><td></td><td><a href="http://msa.sbc.su.se/cgi-bin/msa.cgi">http://msa.sbc.su.se/cgi-bin/msa.cgi</a></td></tr><tr><td>MAFFT</td><td></td><td></td><td><a href="http://mafft.cbrc.jp/alignment/software/">http://mafft.cbrc.jp/alignment/software/</a></td></tr><tr><td>MUSCLE</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.drive5.com/muscle/">http://www.drive5.com/muscle/</a></td></tr><tr><td>T-Coffee</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.tcoffee.org/Projects/tcoffee/">http://www.tcoffee.org/Projects/tcoffee/</a></td></tr><tr><td>PROBCONS</td><td></td><td></td><td><a href="http://toolkit.tuebingen.mpg.de/probcons">http://toolkit.tuebingen.mpg.de/probcons&nbsp; </a></td></tr><tr><td>Se-Al&nbsp;</td><td></td><td></td><td><a href="http://tree.bio.ed.ac.uk/software/seal/">http://tree.bio.ed.ac.uk/software/seal/</a></td></tr><tr><td>BSEditar&nbsp;</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.bsedit.org/">http://www.bsedit.org/</a></td></tr><tr><td>JalView</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.jalview.org/">http://www.jalview.org/</a></td></tr><tr><td>SeaView</td><td></td><td></td><td><a href="http://pbil.univ-lyon1.fr/software/seaview.html">http://pbil.univ-lyon1.fr/software/seaview.html</a></td></tr><tr><td>ProtTest& nbsp;</td><td></td><td></td><td><a href="https://code.google.com/p/prottest3/">https://code.google.com/p/prottest3/</a></td></tr><tr><td>Java Runtime&nbsp;</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.java.com/en/download/chrome.jsp">http://www.java.com/en/download/chrome.jsp</a></td></tr><tr><td>Readseq</td><td></td><td></td><td><a href="http://iubio.bio.indiana.edu/cgi-bin/readseq.cgi">http://iubio.bio.indiana.edu/cgi-bin/readseq.cgi</a></td></tr><tr><td>jModelTest</td><td></td><td></td><td><a href="https://code.google.com/p/jmodeltest2/">https://code.google.com/p/jmodeltest2/</a></td></tr><tr><td>PhyML</td><td></td><td></td><<td>a href="https://code.google.com/p/phyml/">https://code.google.com/p/phyml/</a></td></tr><tr><td>MrBayes</td><td></td><td></td><td><a href="http://mrbayes.sourceforge.net/download.php">http://mrbayes.sourceforge.net/download.php</a></td></tr><tr><td>TreeView</td><td></td><td></td><td><a href="http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeview.html">http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeview.html</a></td></tr><tr><td>TreeDyn</td><td></td><td></td><td><a href="http://www.treedyn.org/">http://www.treedyn.org/</a></td></tr></tbody></table>

um guia prático para phylogenetics para não especialistas

A Practical Guide to Phylogenetics for Nonexperts

Muitos pesquisadores, através de focos extremamente diversificado, estão aplicando filogenia à sua pergunta (s) de pesquisa. No entanto, muitos pesquisadores são novos para este tema e por isso apresenta problemas inerentes. Aqui nós compilamos uma introdução prática ao filogenética para não especialistas. Nós delinear de forma passo-a-passo, de um gasoduto para gerar filogenias confiáveis ​​de conjuntos de dados de seqüência de genes. Começamos com um guia do usuário para ferramentas de busca de similaridade por meio de interfaces online, bem como executáveis ​​locais. Em seguida, vamos explorar os programas de geração de alinhamentos de seqüência múltiplas seguidas de protocolos para a utilização de software para determinar modelos de melhor ajuste de evolução. Nós, então, delinear protocolos para reconstruir as relações filogenéticas via máxima verossimilhança e critérios bayesianos e, finalmente, descrever ferramentas para visualização de árvores filogenéticas. Enquanto isso não é de forma alguma uma descrição exaustiva das abordagens filogenéticas, ele fornece ao leitor prático informat começandoíon em aplicações de software chave comumente utilizadas por filogeneticistas. A visão para este artigo seria que ela poderia servir como uma ferramenta de treinamento prático para os pesquisadores que embarcam em estudos filogenéticos e também servir como um recurso educacional que pode ser incorporado em uma sala de aula ou de ensino-laboratório.

Encontrar semelhanças a uma consulta permite que os pesquisadores atribuem uma identidade potencial para novas seqüências e também inferir relações entre seqüências. O tipo de entrada de arquivo para BLAST é uma seqüência FASTA texto formatado ou GenBank número de acesso. Seqüência FASTA formatado começa com uma linha de descrição indicado por um sinal &quot;&gt;&quot; (Figura 2). A descrição deve seguir imediatamente após o sinal &quot;&gt;&quot;, a seqüência (isto é. Nucleotídeos o...

Aqui nós descrevemos um gasoduto passo-a-passo para a geração de filogenias confiáveis ​​de nucleotídeos ou aminoácidos conjuntos de dados de seqüência. Este guia destina-se a servir os investigadores ou alunos novos para a análise filogenética.

Um Guia Prático para Phylogenetics para não especialistas

Many researchers, across incredibly diverse foci, are applying phylogenetics to their research question(s). However, many researchers are new to this ...

O objetivo geral deste artigo é reconstruir uma árvore filogenética confiável a partir de sequências de DNA ou proteínas. Isso é realizado primeiramente identificando sequências semelhantes usando programas blast no NCBI. O segundo passo é alinhar as sequências semelhantes.Em seguida, o modelo de evolução com melhor ajuste é determinado a partir do alinhamento. O passo final é inferir a relação filogenética a partir das sequências alinhadas. Em última análise, o fluxo de trabalho em etapas é utilizado para demonstrar como os usuários podem partir de dados de sequência para obter filogenias confiáveis.Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais em diversas áreas ao inferir identidade e função de sequências novas. Para utilizar a versão online da ferramenta básica de busca por alinhamento local ou blast, acesse o servidor web do blast do Centro Nacional de Informação Biotecnológica ou NNC B'S. Clique no programa blast apropriado.Digite uma sequência de texto no formato FASTA, como a mostrada aqui, na caixa de consulta. Clique no programa BLAST apropriado para uso na pesquisa e, em seguida, clique em BLAST. A saída é exibida em formato HTML por padrão e apresenta as sequências mais semelhantes à sequência de texto inserida.A próxima seção aborda o uso de um executável local do blast no Windows e Mac. Os usuários podem pular para a seção seguinte chamada Executáveis locais do Blast para Macs x. Para executar o programa de linha de comando blast em uma máquina Windows, baixe o executável apropriado para Windows no site do blast do NCBI.Após instalar o programa Blast, configure a variável de ambiente do PC da seguinte forma: clique no botão iniciar do PC e clique com o botão direito no computador. Em seguida, clique em propriedades. Na nova janela, selecione configurações avançadas do sistema e, na guia avançado da nova janela pop-up, clique no botão variáveis de ambiente.Em seguida, na seção de variáveis de usuário, clique no botão novo. Na nova janela pop-up, adicione o nome da variável como path e o valor da variável conforme mostrado aqui. Em seguida, faça o download de um banco de dados blast pré-formatado, que é atualizado diariamente no site do NCBI, ou de um genoma para um organismo específico.Em seguida, abra um prompt do MS DOS clicando em iniciar e digitando CMD na barra de pesquisa, e altere para a pasta NCBI blast. Crie a base de dados utilizando o comando Make blast DB mostrado aqui. Crie uma sequência proteica de consulta chamada test inserindo uma sequência proteica em formato FASTA na pasta DB.Em seguida, para identificar as sequências mais semelhantes à proteína-teste, consulte o banco de dados por meio de um comando de consulta blast P. A seção a seguir repete essas informações para usuários de Mac. Usuários de Windows podem pular para a seção cinco, sobre a geração de alinhamentos múltiplos de sequências.Para executar o programa da linha de comando blast em um Mac, baixe o executável apropriado para MAC acessando remotamente o site do N-C-B-I-F-T-P. Para fazer isso, abra o Finder e procure por Terminal na janela do Terminal, digite o endereço FTP do site do N-C-B-I-F-T-P. Digite anonymous como nome e senha, e depois digite CD blast barra executables barra latest.Liste os executáveis digitando LS e baixe a versão mais recente que corresponda aos requisitos do seu sistema digitando o seguinte. Agora, descompacte os arquivos baixados. Em seguida, adicione o local dos binários do executável blast ao seu caminho, para que o shell possa procurar neste diretório.Ao procurar comandos, faça o download de um banco de dados blast pré-formatado ou de um genoma do site do NCBI. Acesse o diretório de genomas digitando CD genomes. Em seguida, faça o download do genoma ou da sequência de interesse conforme descrito a seguir e depois digite quit para sair do site FTP.Em seguida, crie o banco de dados digitando o comando Make Blast DB. Insira uma sequência de consulta formatada em FASTA na pasta bin e consulte o banco de dados com o comando de consulta blast P para encontrar a sequência mais semelhante aos dados da sequência teste. Entre os programas comumente usados de alinhamento múltiplo de sequências ou AMS, destaca-se o tea coffee. Após inserir os dados da sequência formatados em FASTA na caixa de consulta no site do tea coffee, a saída indica os resíduos semelhantes por meio de codificação por cores.Outro programa de MSA frequentemente utilizado é o clusteral MSA, que pode ser baixado como uma versão de linha de comando, CLUSTERAL W, ou como uma versão gráfica, CLUSTERAL X, para diversos sistemas operacionais. Em seguida, carregue os dados no programa clusteral como um texto de sequência formatado em formato FASTA, selecionando a aba de arquivo. Depois, clique no botão carregar sequências.Agora, alterne para a aba alinhar e clique no botão fazer alinhamento completo para alinhar as sequências segundo um modelo de evolução de melhor ajuste. Baixe o programa Protest. Após o download do Protest, clique duas vezes sobre ele.Uma vez iniciado o protesto, clique em selecionar arquivo na caixa de alinhamento para carregar os dados de sequência. Em seguida, clique em iniciar para executar o programa. Após concluir a execução, o programa indica o melhor modelo com base nos critérios para inferir sequências.Após baixar e iniciar o Phi ML, carregue a sequência de entrada como uma sequência formatada em arquivo lip digitando o nome do arquivo e PY. Em seguida, inicie o programa digitando y. Após baixar um programa de inferência bayesiana do site Mr Bays, inicie o programa clicando no arquivo executável. Depois, leia os dados de sequência no formato Nexus no programa digitando execute nome_do_arquivo ponto NEX.Em seguida, defina o modelo evolutivo e selecione o número de gerações para execução. Após realizar a análise com o comando mc mc, resuma as árvores utilizando o comando sum T para visualizar uma árvore filogenética. Faça o download do programa para visualização da árvore.Como observação final, há lançamentos constantes de novos softwares destinados a fornecer melhores alinhamentos, previsões de similaridade ou árvores filogenéticas. Embora a visão geral deste vídeo tenha abrangido programas populares, o espectador é incentivado a explorar opções adicionais. O algoritmo blast realiza alinhamentos locais, que buscam trechos curtos de similaridade de sequência.Depois que o algoritmo procurou todos os trechos possíveis na sequência da consulta e estendeu ao máximo essas sequências, ele então monta os alinhamentos. Para cada par de sequências de consulta, o valor de e indica a significância estatística de uma correspondência. Quanto menor o valor de E, mais significativo é o acerto.Por exemplo, um alinhamento de sequência com um valor E de 0,05 significa que a probabilidade de esse correspondência ocorrer por acaso é de cinco em 100. O escore BIT utiliza uma matriz de pontuação específica para indicar quão bom é o alinhamento. Quanto maior o escore BIT, melhor será o alinhamento.O alinhamento múltiplo de sequências ou AMS é um alinhamento de sequências de três ou mais sequências primárias compostas por aminoácidos, DNA ou RNA. A saída do AMS chá café visto aqui codifica em cores os resíduos semelhantes. Um alinhamento amostra de seis sequências proteicas alinhadas usando o Cluster X é mostrado aqui para alinhamentos de aminoácidos.O programa protest é usado para determinar a seleção dos modelos de substituição de aminoácidos que melhor se ajustam. Nos dados, o programa lista os modelos conforme são analisados e exibe o modelo com melhor ajuste após a conclusão do programa. Phi ML estima filogenias de máxima verossimilhança a partir de alinhamentos de sequências de nucleotídeos ou aminoácidos. Ele incorpora um grande número de modelos de substituição associados a várias opções para explorar o espaço de topologias de árvores.O Mr.Bayes utiliza inferência bayesiana CMC em diversos modelos evolutivos para reconstruir relações filogenéticas. Uma vez que o programa está em execução, o progresso pode ser visualizado em intervalos específicos, conforme mostrado aqui. Após a geração de uma árvore filogenética, é necessário visualizar a topologia.Nesta figura, a janela de visualização em árvore exibe uma árvore de exemplo de proteínas do fly.Base. A visualização em árvore inclui um editor de árvores que permite ao usuário mover ramificações e reorganizar as árvores. Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de ler atentamente os guias do usuário para cada programa.Este protocolo fornece um ponto de partida prático para apresentar ao leitor como esses programas funcionam. No entanto, encorajo o leitor a experimentar e familiarizar-se com as diversas configurações associadas a cada programa.

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Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

O Banco de Dados ITS2 é uma seqüência de bancada para inferência filogenética e, simultaneamente, considerando a estrutura secundária do espaçador interno transcrito 2. Isto inclui a coleta de dados com anotações precisas, a previsão de estrutura, alinhamento de sequências-estrutura múltipla e cálculo árvore rápido. Em poucas palavras, esse ambiente de trabalho simplifica análises filogenéticas primeiros a alguns cliques.

O Banco de Dados ITS2

O objetivo do presente protocolo é desenvolver uma referência para proteínas divergentes em um grupo que carece de critérios coerentes de nomenclatura e classificação. Esta referência irá facilitar as análises e discussões do grupo como um todo e pode ser usada além de nomes estabelecidos.

Criando e aplicando uma referência para facilitar a discussão e a classificação das proteínas em diversos grupos

É descrito um método de construção de uma árvore filogenética baseada em homologia de sequência de doces de eucariontes e SemiSWEETs de procariontes. A análise filogenética é uma ferramenta útil para explicar o parentesco evolutivo entre proteínas homólogas ou genes de grupos de organismo diferente.

Usando a análise filogenética para investigar a origem de genes eucariontes

O objetivo deste protocolo é investigar a evolução e expressão dos genes candidatos usando dados de sequenciamento de RNA.

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A Guide to Modern quantitativa fluorescente Western Blotting com estratégias de resolução de problemas

Aprenda a reconstruir árvores filogenéticas confiáveis a partir de sequências de DNA ou proteínas usando BLAST, alinhamento múltiplo e modelos evolutivos. Este guia prático auxilia pesquisadores iniciantes em bioinformática.

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