5 февраля 2014 г.
Здесь мы опишем шаг за шагом трубопровод для генерации надежных филогении из наборов данных последовательности нуклеотидов или аминокислот. Это руководство стремится служить исследователей или студентов новых к филогенетического анализа.
Общая цель данной статьи — реконструировать надежное филогенетическое дерево на основе последовательностей ДНК или белков. Это достигается путем предварительного выявления похожих последовательностей с помощью программ взрывных работ в NCBI. Второй шаг — выровнять похожие последовательности.
Затем из выравнивания определяется наиболее подходящая модель эволюции. Последний шаг состоит в том, чтобы сделать вывод о филогенетическом родстве из выровненных последовательностей. В конечном счете, пошаговый конвейер используется для того, чтобы показать, как пользователи могут перейти от данных последовательностей к надежным филогениям.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в различных областях, выводя идентичность и функции из новых последовательностей. Чтобы воспользоваться онлайн-версией базового инструмента поиска локального выравнивания или Blast, перейдите в Национальный центр биотехнологической информации или на веб-сервер Blast от NNC B. Нажмите на соответствующую программу дробеструйной обработки.
Введите в поле запроса текстовую последовательность в формате FASTA, подобную показанной здесь. Выберите в поиске соответствующую программу пескоструйной обработки, а затем нажмите кнопку Струйная обработка. Выходные данные по умолчанию имеют формат HTML и отображают наиболее схожие последовательности с входной текстовой последовательностью.
В следующем разделе рассматривается использование локального исполняемого файла Blast на Windows Mac. Пользователи могут перейти к следующему разделу под названием Blade Local исполняемые файлы для Mac x. Чтобы запустить программу командной строки blast на компьютере с Windows, загрузите соответствующий исполняемый файл Windows с веб-сайта NCBI blast.
После установки программы Blast настройте переменную окружения ПК следующим образом, нажмите кнопку запуска ПК и щелкните правой кнопкой мыши компьютер. Затем нажмите «Свойства». В новом окне выберите дополнительные настройки системы, а на вкладке «Дополнительно» нового всплывающего окна нажмите кнопку переменных среды.
Затем в разделе пользовательских переменных для пользователя нажмите кнопку «Создать». В новом всплывающем окне добавьте путь к имени переменной и значение переменной, показанное здесь. Затем загрузите предварительно отформатированную базу данных бластов, которые ежедневно обновляются с веб-сайта NCBI или генома для конкретного организма.
Затем откройте приглашение MS DOS, нажав «Пуск» и введя CMD в строке поиска, и перейдите в папку NCBI blast. Создайте базу данных с помощью команды Make blast DB, показанной здесь. Создайте последовательность белка запроса с именем test, вставив текстовую последовательность белка в формате FASTA в папку DB.
Затем, чтобы определить наиболее похожие последовательности на тестовый белок, опросите базу данных с помощью команды запроса blast P. В следующем разделе эта информация повторяется для пользователей Mac. Пользователи Windows могут перейти к пятому разделу, создав несколько выравниваний последовательностей.
Чтобы запустить программу командной строки blast на компьютере Mac, загрузите соответствующий исполняемый файл MAC, получив удаленный доступ к сайту N-C-B-I-F-T-P. Для этого откройте поисковик и найдите терминал в окне терминала, введите FTP-адрес сайта N-C-B-I-F-T-P. Введите anonymous в поле имя и пароль, а затем введите CD blast slash executables slash latest.
Перечислите исполняемые файлы, введя LS, и загрузите последнюю версию, соответствующую системным требованиям, введя следующую команду. Теперь распакуйте загруженные файлы. Теперь добавьте расположение двоичных файлов для исполняемого файла blast в ваш путь, чтобы оболочка могла выполнять поиск по этому каталогу.
При поиске команд загрузите предварительно отформатированную базу данных blast или геном с веб-сайта NCBI. Выполните поиск в каталоге геномов, введя геномы CD. Затем загрузите интересующий вас геном или последовательность, как показано ниже, а затем введите quit, чтобы выйти из FTP-сайта.
Затем создайте базу данных, введя инструкцию Make Blast DB. Вставьте последовательность запросов в формате FASTA в папку bin и опрашивайте базу данных с помощью команды запроса blast P, чтобы найти наиболее похожую последовательность на данные тестовой последовательности среди часто используемых программ множественного выравнивания последовательностей или MSA. После ввода данных последовательности в формате fasta в поле запроса на сайте чайного кофе выходные данные указывают на похожие остатки с помощью цветовой кодировки.
Другой часто используемой программой MSA является clusteral MSA, которую можно загрузить в виде версии командной строки, CLUSTERAL W, или графической версии CLUSTERAL X для различных операционных систем. Далее загрузите данные в кластерную программу в виде быстро отформатированного текста последовательности, выбрав вкладку Файл. Затем нажмите кнопку загрузки последовательностей.
Теперь переключитесь на вкладку выравнивания и нажмите кнопку «Завершить выравнивание», чтобы выровнять последовательности для наилучшей модели эволюции. Скачайте программу протеста. Как только протест будет загружен, дважды щелкните по протесту.
После запуска протеста нажмите на кнопку «Выбрать файл» в поле выравнивания, чтобы загрузить данные последовательности. Затем нажмите «Пуск», чтобы запустить программу. После завершения прогона программа указывает на наилучшую модель на основе критериев для вывода последовательностей.
После загрузки и запуска Phi ML загрузите входную последовательность в виде последовательности в формате файла, введя имя файла и PY. Затем запустите программу, набрав y. После загрузки программы байесовского вывода с веб-сайта Mr Bays запустите программу, щелкнув по исполняемому файлу. Затем прочтите данные последовательности в формате Nexus в программу, введя имя файла execute dot NEX.
Далее задайте эволюционную модель и выберите количество поколений для запуска. После выполнения анализа с помощью команды mc mc суммируйте деревья с помощью команды sum T для просмотра филогенетического дерева. Скачайте программу древовидного просмотра.
В заключение хочу отметить, что постоянно выпускаются новые программы, направленные на обеспечение лучших выравниваний, предсказаний сходства или филогенетических деревьев. Несмотря на то, что обзор в этом видео охватывал популярные программы, зрителю предлагается изучить дополнительные варианты. Алгоритм blast выполняет локальные выравнивания, которые ищут короткие участки сходства последовательностей.
После того какалгоритм отыскал все возможные отрезки из последовательности запроса и максимально расширил эти последовательности, он собирает выравнивания. Для каждой пары последовательностей запросов значение e дает представление о статистической значимости совпадения. Чем ниже значение E, тем значительнее попадание.
Например, выравнивание последовательности со значением E 0,05 означает, что вероятность того, что это совпадение произойдет только случайно, составляет пять из 100. Оценка BIT использует специальную матрицу оценки, чтобы дать представление о том, насколько хорошо выровнено. Чем выше оценка BIT, тем лучше выравнивание.
Множественное выравнивание последовательностей или MSA — это выравнивание последовательностей из трех или более первичных последовательностей, состоящих из аминокислот, ДНК или РНК. На выходе кофе из чая MSA, показанном здесь, цветом обозначены аналогичные остатки. Здесь показано выравнивание образца из шести белковых последовательностей, выровненных с помощью кластера X, для выравнивания аминокислот.
Протест программы используется для определения выбора наиболее подходящих моделей аминокислотных заменителей. В рамках данных программа перечисляет модели по мере их анализа и отображает наилучшее соответствие после завершения программы, Phi ML оценивает филогенез максимального правдоподобия из выравнивания нуклеотидных или аминокислотных последовательностей. Он включает в себя большое количество моделей подстановки в сочетании с различными вариантами поиска пространства топологии дерева.
Г-н Байес использует байесовский вывод CMC в ряде эволюционных моделей для реконструкции филогенетических отношений. После запуска программы прогресс можно просматривать через определенные интервалы, как показано здесь. После создания филогенетического дерева необходимо визуализировать топологию.
На этом рисунке в окне древовидного представления отображается образец дерева белков мухи. Основа. Древовидный вид включает в себя редактор дерева, который позволяет пользователю перемещать ветви и перенаправлять деревья. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно не забывать внимательно читать руководства пользователя для каждой программы.
Этот протокол обеспечивает практическую отправную точку для ознакомления читателя с тем, как работают эти программы. Тем не менее, я призываю читателя поэкспериментировать и ознакомиться со многими настройками, связанными с каждой программой.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Эта статья представляет пошаговый процесс по восстановлению надежных филогенетических деревьев из ДНК или белковых последовательностей. Она предназначена для исследователей и студентов, недавно знакомых с филогенетическим анализом.
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.