Summary
ITS2 Veritabanı filogenetik çıkarım aynı anda dikkate sırası ve iç kopyalanamaz boşluk 2 ikincil yapısı için bir tezgah olduğunu. Bu doğru bir açıklama, yapı tahmini, çoklu dizi-yapı uyum ve hızlı ağaç hesaplama ile veri toplama içerir. Özetle, bu tezgah birkaç tıklama ilk filogenetik analizler kolaylaştırır.
Abstract
İç kopyalanamaz boşluk 2 (ITS2) fazla iki yıl için bir filogenetik belirteç olarak kullanılmıştır. ITS2 Araştırma esas olarak çok değişken ITS2 dizisi odaklanmış olarak, sadece düşük seviyeli Soyoluşun bu işaretleyici sınırlı. Ancak, ITS2 dizisini ve ölçüde korunmuş ikincil yapının birleşimi filogenetik çözünürlüğü 1 artırır ve türlerin sınırlandırılması 2-8 da dahil olmak üzere birden fazla taksonomik rütbeleri, az filogenetik çıkarım sağlar.
ITS2 Veritabanı 9 doğru reannotated NCBI GenBank 11 10 den dahili kopyalanamaz boşluk 2 dizilerinin kapsamlı bir veri kümesi sunar. Profili saklı Markov modelleri (kameradan gelen görüntüler) tarafından bir açıklama takiben, her bir sırası ikincil yapı tahmin edilmektedir. Birincisi, kat 12 (direkt kat) dayalı bir minimum enerji sonuç olmadığını doğru, dört sarmal yapısındaki test edilir. Bu durumda değilse, yapıdırhomoloji modelleme 13 öngördü. Homoloji modellemesi, bir zaten bilinen ikincil yapı başka bir ITS2 dizisi aktarılır, olan ikincil yapı doğrudan kat doğru katlamak mümkün değildi.
ITS2 Veritabanı depolama için veritabanı ve ITS2 dizisi-yapıların alımı değil sadece. Ayrıca açıklama, yapısal tahmini, motif algılama ve kombine dizi-yapı bilgileri BLAST 14 arama dahil olmak üzere kendi ITS2 dizileri işlemek için çeşitli araçlar sunar. Ayrıca, 4SALE 15,16 ile kesilmiş sürümleri entegre ve 18 ağaç yeniden katılmak çoklu dizi-yapı hizalama hesaplama ve Komşu için 17 ProfDistS. Beraber sekansı ve ikincil yapısı üzerine dayanan bir filogeni için dizilerinin bir ilk dizi analizi ile tutarlı bir boru hattı oluştururlar.
Özetle, bu tezgah sadece ilk filogenetik analizler kolaylaştırırBirkaç fare tıklama, ek araçları ve kapsamlı büyük ölçekli analizler için veri sağlarken.
Protocol
1. ITS2 Dizi Doğru Ek Açıklama
- : Burada ITS2 Veritabanı filogeni tezgah Erişim http://its2.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de
- Bölümünde "Annotate" simgesini tıklayarak analizi başlayın "Araçlar." Daha sonra, web sitesinin üst kısmında dizisi editörü içine dizisini yazın veya yapıştırın. Dizisi editörü otomatik olarak ITS2 dizileri geçerli olup olmadığını kontrol eder.
- (Bitkiler için örneğin Viridiplantae) sekanslarınıza için uygun bir SMM seçin.
- Tıklayarak işlemi başlatın "Annotate."
- "Melezleşme" simgesinin üzerine gelerek size SMM açıklama Kullanıcı bir doğruluk teyidi olarak 5.8S ve 28S rRNA melez bir görüntü elde edebilirsiniz.
- Ikincil yapı tahmini yolunuzu seçmek için çıkan ITS2 dizisi yeşil artı işaretine tıklayın: bilinen bir templat olmadan yapısını tahmin etmeke tıklayın "yapısını tahmin edin." Eğer Homoloji Modelleme için kendi şablonu kullanmak istiyorsanız, "Model yapısı" seçeneğine tıklayın.
2. İkincil Yapı Tahmin
- Tahmin
- Açıklamalı ITS2 dizisi otomatik dizisi editörü yapıştırılır.
- Varsayılan ayarları ile ikincil yapısı tahmini başlatmak için, "yapılar tahmin" düğmesine tıklayın.
- Yeşil artı işaretini tıklayarak veri havuza modellenmiş ikincil yapı dahil sonuçlanan ITS2 dizisi kaydedip, "havuz ekle." Alternatif olarak, sürükle ve bırak (Şekil 1) üzerinden veri havuzu ekleyebilirsiniz.
- Sekansı doğrudan katlamak edemeseydik, homoloji modelleme iyi sonuçlar gösterilmiştir. Sürükle üzerinden dizisi yapısı en uygun kaydedin ve veri havuzu bırakın. Alternatif olarak, sonra sağ tıklayın ve bir tıklama ile veri havuzu içine dizisi-yapı kaydetmek "havuz ekle."
- Özel Modelleme
- Yazın veya yapıştırın bir veya birden çok şablon (bilinen yapı ile) üst dizisi editörü içine.
- Yazın veya yapıştırın bir veya birden çok hedef dizileri (yapı olmadan) alt dizisi editörü içine.
- Varsayılan ayarları ile Homoloji Modelleme başlatmak için "en iyi şablon (ler) Tahmin" e tıklayın.
- En iyi şablon-hedef bileşimleri elde listesini de gösterilmiştir.
- Sürükle ve veri havuzu bırak yöntemiyle veya bir sağ tıklama ve üstüne tıklayarak ya seçtiğiniz dizisi-yapı (lar) modellenen Kaydet "havuz ekle."
3. Motif Arama
- Web sitesinin üst kısmında dizisi editörü içine sorgu sırası (ler) yazın ya da yapıştırın.
- Doğru SMM (bitkiler için örneğin Viridiplantae) seçin. 3.3. Işlemini başlatmak için "Motif arama" seçeneğini tıklayın.
- Vurgulanan motiflerle ITS2 dizileri misal vardırWeb sitesinin altındaki ted.
- Ikincil yapı vurgulanan motifleri gösterilecek dizisi başlığı yanındaki simgesine tıklayın.
4. Ara ve Tara
- Ara
- Türü Bir takson adı veya web sitesinin en üstündeki arama alanına bir GenBank tanıtıcı (GI) ya.
- Takson adını tarafından arama bir görünmesini canlı-arama kutusuna tarafından desteklenmektedir.
- Kendi sorgu virgülle ayırarak birden fazla arama yapabilirsiniz.
- Arama yürütmek için "Ara" düğmesini tıklayın.
- Sonuçlarınız yeni bir sekmede listelenen görünür.
- Özellikle kolon sistemine göre sonuçları sıralamak için bir sütun adına tıklayın. Ayrıca sütun menüsü ile seçtiğiniz sütun ekleyebilir veya kaldırabilirsiniz. Sütun menüsü bir sütun adı içinde görünen ok simgesine bir tıklama ile girilebilir.
- Bir dizi-yapı ayrıntılarını görmek için "Ayrıntıları göster" linkine tıklayın. </ Li>
- Sürükle ve veri havuzu bırak yöntemiyle veya bir sağ tıklama ve üstüne tıklayarak ya seçtiğiniz dizisi-yapı (lar) Kaydet "havuz ekle."
- Harici bir dosyaya sonuçlarınızı kaydetmek için, "Seçimi kaydet" veya "e tıklayıp tüm kaydet."
- Gözat
- Web sitesinin sol tarafındaki ağaç benzeri bir yapıda gezinme tarafından ITS2 Veritabanı göz atın.
- Bir düzey altına taksa görüntülemek için artı işaretini tıklatın.
- Takson her dizi-yapı içeren yeni bir sekme açmak için bir takson adına tıklayın.
- Bir dizi-yapı çiftinin ayrıntılarını görmek için "Ayrıntıları göster" linkine tıklayın.
- Sürükle ve veri havuzu bırak yöntemiyle veya bir sağ tıklama ve üstüne tıklayarak ya seçtiğiniz dizisi-yapı (lar) Kaydet "havuz ekle."
- Harici bir dosyaya sonuçlarınızı kaydetmek için, "Seçimi kaydet" veya "e tıklayıp tüm kaydet."
5.. ITS2 Blast
- Tip veya dizi editörü içine bir veya birden fazla sorgu dizileri yapıştırın. Sizin sekanslar ya düz nükleotid dizileri ya da sıra yapı çiftleri olabilir. Ayrıca bir sıra aşağıya birkaç ikincil yapılar yazabilirsiniz. Kutuyu işaretleyerek bu yapılar daha sonra bireysel sorgular olarak kullanılan "XXFASTA dizileri Serialize".
- Varsayılan ayarları ile BLAST başlatmak için tıklayın "Blast." Ortak bir BLASTN veya ITS2 dizisi-yapı BLAST ya sorgunuzun niteliğine bağlı olarak yapılır.
- Bir alt-tab yanı idam aramaların bir bakış olarak, "ŞOK Sonuçlar" görünen sekme içinde her sorgu sırası için açılır.
- Hesaplanan BLAST saflaşma görmek için "Show Hizalanmalar" tıklayın.
- Sürükle ve veri havuzu bırak yöntemiyle veya bir sağ tıklama ve üstüne tıklayarak ya seçtiğiniz ŞOK hit Kaydet "havuz ekle."
- Harici bir dosyaya sonuçlarınızı kaydetmek için "Kaydet seçime tıklayın"Veya" tüm kaydet. "
6. Çoklu dizi-yapı Hizalama
- Havuzun içerisine dizilerinin sayısı büyüteç sembolü sağ yanındaki "veri kümesi yönet" ve ardından tıklayarak veri havuzu bir göz atın. Alternatif olarak, web sitesinin sol alt veri havuzu işaretini tıklayabilirsiniz.
- Ayrıntılarını görüntülemek için veri havuzunda bir dizi-yapı çift tıklayın.
- Eğer havuzunuz tüm dizi-yapı çiftleri bir çoklu dizi-yapı hizalama oluşturmak için, "Dizi ve Yapısı." Sonra "Analiz veri kümesi" linkine tıklayın ve
- Artık uyum grafik modunu seçmek için istenir. Sizin hizalama sadece birkaç dizileri içeriyorsa, "Hayır" linkine tıklayarak ince modu reddetme Aksi tıklayarak ince grafik modunu seçin "Evet."
- Birkaç dakika sonra, sizin uyum yeni bir sekme (Şekil 2) de gösterilmiştir. Ayrıca, otomatik veri havuzu olarak kaydedilir.
- Lütfen kaydetmek içinharici bir dosyaya uyum, tıklayın "Kaydet hizalama."
7. Filogenetik Ağaç
- Birden çok uyum ağacı Katılma bir dizi-yapı tabanlı Komşu hesaplamak için, "Analiz Dataset" linkine tıklayın ve ardından "Komşu katılma."
- Sonuçta elde edilen ağaç yeni bir sekme (Şekil 3) 'de gösterilmiştir.
- Kaydırma çubuğu ile özgürce ağaç ölçeklendirin "Zoom ağacı."
- Reroot bir düğümü veya ağacın yaprak tıklayarak ve sonra tarafından ağacı "Bu düğümde Reroot."
- Eğer veri havuzundaki bir takson kaldırmak istiyorsanız, yaprak üzerine tıklayın ve "havuz bu düğüm çıkarın." Şimdi yeniden hesaplamak azaltılmış takson örnekleme ile uyumu ve ağaç yapabilirsiniz.
- Harici Newick dosyasına analiz nihai bir sonucu olarak filogenetik ağaç kaydetmek için "Kaydet ağaç" a tıklayın.
8. Ek Yazılım
- "Hakkında Bu web sitesi" tıklayın - Ek bilgi bulmak için "Araçlar"tek başına araçların 4SALE ve ProfDistS hakkında ation.
- Hizalama ve ITS2 Veritabanı web arabirimi tarafından sağlanan Komşu Birleştirme fonksiyonu yanında, şimdi birçok yeni fonksiyonları, telafi edici baz değişiklikleri (CBCs) dayalı örneğin türlerin sınır erişebilirsiniz.
9. Temsilcisi Sonuçlar
Yukarıda tarif edildiği gibi akışı başarılı bir şekilde çeşitli açık erişim araştırmalar 3,4 içinde tatbik edilmiştir. Örnekler aşağıdaki linklerden izlenebilir:
- http://www.plosone.org/article/info% 3Adoi% 2F10.1371% 2Fjournal.pone.0016931
- http://www.biomedcentral.com/1756-0500/3/320
Bu büyük ölçekli çalışmalarda, biz Chlorophyta filogeni yanı sıra Hypnales (Bryophyta) w çözmek başardıkITH yüksek çözünürlük. Her iki durumda da, ayrıntılı bir takson örnekleme otomatik 4SALE 15,16 ile uyumlu ITS2 Veritabanı 9, toplanmıştır ve son olarak bir filogenetik ağaç içine ProfDistS 17 tarafından işlenir. Tüm bu adımlarda, sırası ve yapı bilgileri eş zamanlı kullanıldı. Filogenetik omurga için Bootstrap destek ProfDistS arasında tek başına sürümü mevcuttur Profil Komşu Montaj (PNJ) 19 kullanılarak elde edildi.
Takson örnekleme, çoklu dizi-yapı uyum ve sonunda filogenetik ağaç hesaplama: dizi-yapı çiftleri daha küçük bir kümesi için, şekil 1 ile 3 doğrudan yeni ITS2 Veritabanı tezgah bu otomatik iş akışı 5 temel adımları açıklar.
Şekil 1. Sürükle ve bırak başına Takson örnekleme. Herhangi bir zaman dizileri ya da sıra-structur At e çiftleri sürükle ve bırak yoluyla, örneğin veri havuz için eklenebilir. Burada bir dizi yapı sürükle ve ikincil yapı tahmini sonra bırak kullanarak eklenir. Mavi elips dizisi yapısı veri havuza düştü alanı işaretler. bu görüntünün tam boyutlu sürümünü görmek için buraya tıklayın.
Şekil 2. Tam grafik modunda Çoklu dizi-yapı hizalama. Veri havuzda birkaç dizileri için, tam grafik modu tercih edilmiştir. Bazlar renklidir; baz çifti bir baz veya bir baz çifti dirseği üzerine tıklayarak kırmızı daireler vurgulanmış olabilir. bu görüntünün tam boyutlu sürümünü görmek için buraya tıklayın.
3.jpg "alt =" Şekil 3 "/>
Şekil 3. Dizi-yapı Komşu ağaç katılma. Yedi takson çoklu dizi-yapı uyum hesaplanan serbestçe ölçeklenebilir ağacı Newick formatında kaydedilebilir.
Discussion
ITS2 Veritabanı iç kopyalanamaz boşluk 2 dizisi-yapı tabanlı Soyoluşun için tam ve tamamen fonksiyonel tezgah olduğunu. Web sitesi çok hızlı ve sezgisel olarak çalıştırılabilir. ARB 20 veya Mobyle 21 gibi diğer web tabanlı filogeni tezgahları sadece sırası ve / veya uzlaşma yapısı bilgi çalışmak mümkün iken, ITS2 Veritabanı 9 aynı anda her takson için sıralarını ve bireysel ikincil yapılar düşünmektedir. Ancak, web sunucusunun hesaplama kapasitesi sınırlamaları nedeniyle, son derece büyük veri kümeleri için, sırasıyla, 4SALE 15,16 ve ProfDistS 17, 18 hesaplama katılmak birden uyum ve Komşu için tek başına araçların kullanılması tavsiye edilir. Bootstrap hesaplanırken çoğaltır gibi temel ITS2 dizisi-yapı filogeni iş akışı 5 yanı sıra, bu araçları Profili Komşu (PNJ) 19 veya nakit katılan, çeşitli ek fonksiyonları özelliğis sınır telafi baz değişiklikleri (CBCs) 8 dayanmaktadır. Indirme ve detaylı bilgi için "Araçlar" bölümünde - Onlar "bu web sitesi hakkında" aracılığıyla erişilebilir. 4SALE ve ProfDistS kullanmak için, her zaman dosyaları doğru biçime getirmek için gerekli edilir. 4SALE tarafından işlenecek örnekleme bir takson sonu olması gerekir. Fasta veya. Txt, ProfDistS için bir giriş olarak dizi-yapı hizalama oysa. Xfasta ile bitmelidir.
Şu anda ITS2 veritabanında yanı sıra ilgili araçları filogenetik ağaç yeniden yapılanma için alternatif yöntemler uygulamaktadır. Böylece, dizi-yapı-tabanlı Maksimum Parsimony 22 ve / veya Maksimum Olabilirlik 23 gibi yöntemler gelecekte erişilebilir olacaktır.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Biz candan zengin ve değerli geribildirim için ITS2 grubu, Biocenter, Würzburg Üniversitesi, teşekkür ederim. Finansman için; Ayrıca Deutsche Forschungsgemeinschaft (hibe Mu-2831/1-1 DFG) teşekkür ederim.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Internet access | Preferably high-speed | ||
| ITS2 Database9 | University of Warzburg | Website: http://its2.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de | |
| Software: 4SALE15,16 | University of Warzburg | Download: http://4sale.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de/ | |
| Software: ProfDistS17 | University of Warzburg | Download: http://profdist.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de/ |
References
- Keller, A. Including RNA secondary structures improves accuracy and robustness in reconstruction of phylogenetic trees. Biology Direct. 5, 4-4 (2010).
- Schultz, J., Maisel, S., Gerlach, D., Müller, T., Wolf, M. A common core of secondary structure of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) throughout the Eukaryota. RNA. 11, 361-364 (2005).
- Buchheim, M. Internal Transcribed Spacer 2 (nu ITS2 rRNA) Sequence-Structure Phylogenetics: Towards an Automated Reconstruction of the Green Algal Tree of Life. PLoS ONE. 6, 16931-16931 (2011).
- Merget, B., Wolf, M. A molecular phylogeny of Hypnales (Bryophyta) inferred from ITS2 sequence-structure data. BMC Research Notes. 3, (2010).
- Schultz, J., Wolf, M. ITS2 sequence-structure analysis in phylogenetics: a how-to manual for molecular systematics. Molecular Phylogenetics and Evolution. 52, 520-523 (2009).
- Coleman, A. ITS2 is a double-edged tool for eukaryote evolutionary comparisons. Trends in Genetics. 19, 370-375 (2003).
- Coleman, A. The significance of a coincidence between evolutionary landmarks found in mating affinity and a DNA sequence. Protist. 151, 1-9 (2000).
- Müller, T., Philippi, N., Dandekar, T., Schultz, J., Wolf, M. Distinguishing species. RNA. 13, 1469-1472 (2007).
- Koetschan, C. The ITS2 Database III-sequences and structures for phylogeny. Nucleic Acids Research. 38, 275-279 (2010).
- Keller, A. 5.8 S-28S rRNA interaction and HMM-based ITS2 annotation. Gene. 430, 50-57 (2009).
- Benson, D., Karsch-Mizrachi, I., Lipman, D., Ostell, J., Sayers, E. GenBank. Nucleic Acids Research. 39, 32-37 (2011).
- Markham, N., Zuker, M. Software for nucleic acid folding and hybridization. Methods in Molecular Biology. , 453-453 (2008).
- Wolf, M., Achtziger, M., Schultz, J., Dandekar, T., Müller, T. Homology modeling revealed more than 20,000 rRNA internal transcribed spacer 2 (ITS2) secondary structures. RNA. 11, 1616-1623 (2005).
- Altschul, S. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Research. 25, 3389-3402 (1997).
- Seibel, P., Müller, T., Dandekar, T., Wolf, M. Synchronous visual analysis and editing of RNA sequence and secondary structure alignments using 4 SALE. BMC Research Notes. 1, (2008).
- Seibel, P., Müller, T., Dandekar, T., Schultz, J., Wolf, M. 4 SALE - A tool for synchronous RNA sequence and secondary structure alignment and editing. BMC Bioinformatics. 7, (2006).
- Wolf, M., Ruderisch, B., Dandekar, T., Schultz, J., Müller, T. ProfDistS:(profile-) distance based phylogeny on sequence-structure alignments. Bioinformatics. 24, 2401-2402 (2008).
- Saitou, N., Nei, M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution. 4, 406-425 (1987).
- Müller, T., Rahmann, S., Dandekar, T., Wolf, M. Accurate and robust phylogeny estimation based on profile distances: a study of the Chlorophyceae (Chlorophyta. BMC Evolutionary Biology. 4, (2004).
- Ludwig, W. olfgang ARB: a software environment for sequence data. Nucleic Acids Research. 32, 1363-1371 (2004).
- Néron, B. Mobyle: a new full web bioinformatics framework. Bioinformatics. 25, 3005-3011 (2009).
- Camin, J. H., Sokal, R. R. A method for deducing branching sequences in phylogeny. Evolution. 19, 311-326 (1965).
- Felsenstein, J. Evolutionary trees from DNA sequences: a maximum likelihood approach. Journal of Molecular Evolution. 17, 368-376 (1981).
