Nonexperts için Phylogenetics İçin Pratik Kılavuz

Bu makalenin genel amacı, DNA veya protein dizilerinden güvenilir bir filogenetik ağ oluşturmaktır. Bu işlem, öncelikle NCBI'daki blast programları kullanılarak benzer dizilerin belirlenmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım ise benzer dizilerin hizalanmasıdır.

Ardından, hizalamadan yola çıkarak en uygun evrim modeli belirlenir. Son adım ise hizalanmış dizilerden filogenetik ilişkinin çıkarılmasıdır. Nihayetinde, bu adım adım iş akışı, kullanıcıların dizi verilerinden güvenilir filogenilere nasıl ulaşabileceğini göstermek için kullanılır.

Bu yöntem, yeni dizilerin kimliğini ve işlevini belirleyerek çeşitli alanlardaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Temel yerel hizalama arama aracının veya blast'ın çevrimiçi sürümünü kullanmak için Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi'ne veya NCBI Blast Web Sunucusuna gidin. Uygun blast programına tıklayın.

Burada gösterilen gibi FASTA formatındaki bir metin dizisini sorgu kutusuna girin. Aramada kullanmak için uygun blast programına tıklayın ve ardından blast'a tıklayın. Çıktı varsayılan olarak HTML formatındadır ve giriş metin dizisine en benzer dizileri görüntüler.

Bir sonraki bölüm, Windows Mac üzerinde yerel bir blast yürütülebilir dosyasının kullanımını ele almaktadır. Kullanıcılar, Macs x için Blast Yerel yürütülebilir dosyaları adlı takip eden bölüme geçebilirler. Blast komut satırı programını bir Windows makinede çalıştırmak için, NCBI blast web sitesinden uygun Windows yürütülebilir dosyasını indirin.

Blast programını kurduktan sonra, PC ortam değişkenini şu şekilde yapılandırın: bilgisayarın başlat düğmesine tıklayın ve bilgisayar üzerine sağ tıklayın. Ardından özelliklere tıklayın. Yeni pencerede gelişmiş sistem ayarlarını seçin ve açılan yeni pencerenin gelişmiş sekmesinde ortam değişkenleri düğmesine tıklayın.

Ardından, kullanıcı değişkenleri için kullanıcı bölümünde, yeni düğmesine tıklayın. Yeni açılan pencerede, değişken adı olarak path ve burada gösterilen değişken değerini ekleyin. Sonra, NCBI web sitesinden günlük olarak güncellenen önceden formatlanmış bir blast veritabanını veya belirli bir organizmaya ait bir genomu indirin.

Ardından, başlat'a tıklayıp arama çubuğuna CMD yazarak bir MS DOS istemi açın ve NCBI blast klasörüne geçiş yapın. Burada gösterilen Make blast DB komutunu kullanarak veri tabanını oluşturun. DB klasörüne FASTA formatında bir protein metin dizisi ekleyerek test adında bir sorgu protein dizisi oluşturun.

Ardından, test proteinine en benzer dizileri belirlemek için bir blast P sorgu komutu aracılığıyla veri tabanını sorgulayın. Takip eden bölüm, bu bilgileri Mac kullanıcıları için tekrarlamaktadır. Windows kullanıcıları, beşinci bölüm olan çoklu dizi hizalamalarının oluşturulması kısmına geçebilirler.

Blast komut satırı programını bir Mac üzerinde çalıştırmak için, N-C-B-I-F-T-P sitesine uzaktan erişerek uygun MAC yürütülebilir dosyasını indirin. Bunu yapmak için Finder'ı açın ve terminali aratın; terminal penceresine N-C-B-I-F-T-P sitesinin FTP adresini yazın. Kullanıcı adı ve şifre için anonymous yazın ve ardından CD blast slash executables slash latest komutunu girin.

LS yazarak yürütülebilir dosyaları listeleyin ve sistem gereksinimlerinize uygun olan en güncel sürümü aşağıdakini yazarak indirin. Şimdi, indirilen dosyaları dışa aktarın. Ardından, kabuğun bu dizin içerisinde arama yapabilmesi için blast yürütülebilir dosyalarının bulunduğu ikili dosyalar konumunu yolunuza (path) ekleyin.

Komutları ararken, NCBI web sitesinden önceden biçimlendirilmiş bir blast veritabanı veya bir genom indirin. CD genomes yazarak genomlar dizinini aratın. Ardından ilgili genomu veya diziyi aşağıdaki şekilde indirin ve FTP sitesinden çıkmak için quit yazın.

Ardından, Make Blast DB komutunu yazarak veri tabanını oluşturun. Bin klasörüne FASTA formatında bir sorgu dizisi yerleştirin ve test dizisi verilerine en benzer diziyi bulmak için veri tabanını blast P query komutuyla sorgulayın; yaygın olarak kullanılan çoklu dizi hizalama veya MSA programlarından biri T-Coffee'dir. T-Coffee sitesindeki sorgu kutusuna FASTA formatındaki dizi verileri girildikten sonra, çıktı benzer kalıntıları renk kodlamasıyla belirtir.

Sık kullanılan bir diğer MSA programı, çeşitli işletim sistemleri için komut satırı versiyonu olan CLUSTERAL W veya grafiksel versiyonu olan CLUSTERAL X olarak indirilebilen Clustal MSA'dır. Ardından, dosya (file) sekmesini seçerek verileri hızlı biçimlendirilmiş sekans metni olarak Clustal programına yükleyin. Sonrasında sekansları yükle (load sequences) düğmesine tıklayın.

Şimdi align sekmesine geçin ve evrimin en uygun modeli için dizileri hizalamak üzere do complete alignment düğmesine tıklayın. Protest programını indirin. Protest indirildikten sonra, Protest'e çift tıklayın.

Protest başlatıldıktan sonra, sekans verilerini yüklemek için hizalama kutusundaki dosya seç'e tıklayın. Ardından programı çalıştırmak için başlat'a tıklayın. Çalıştırma işlemi tamamlandıktan sonra program, sekansların çıkarımı için kullanılan kriterlere dayanarak en iyi modeli belirtir.

Phi ML indirilip başlatıldıktan sonra, dosya adını ve PY yazarak girdi dizisini lip formatlı bir dosya olarak yükleyin. Ardından y yazarak programı başlatın. MrBayes web sitesinden bir Bayesian çıkarım programı indirdikten sonra, yürütülebilir dosyaya tıklayarak programı başlatın. Daha sonra, yürütülebilir dosya adı nokta NEX yazarak Nexus formatlı dizi verilerini programa aktarın.

Ardından, evrimsel modeli ayarlayın ve çalıştırılacak nesil sayısını seçin. Analizi mc mc komutu ile çalıştırdıktan sonra, bir filogenetik ağaç görüntülemek için ağaçları sum T komutunu kullanarak özetleyin. Ağaç görüntüleme programını indirin.

Son bir not olarak, daha iyi hizalamalar, benzerlik öngörüleri veya filogenetik ağaçlar sağlamayı amaçlayan yeni yazılımlar sürekli olarak yayınlanmaktadır. Bu videodaki genel bakış popüler programları kapsamış olsa da, izleyicinin ek seçenekleri keşfetmesi önerilir. blast algoritması, kısa sekans benzerliği bölgelerini arayan lokal hizalamalar gerçekleştirir.

Algoritma, sorgu dizisindeki tüm olası uzantıları tarayıp bu dizileri maksimum düzeyde genişlettikten sonra hizalamaları oluşturur. Her sorgu dizisi çifti için e değeri, bir eşleşmenin istatistiksel anlamlılığına dair bir gösterge sunar. E değeri ne kadar düşükse, bulgu o kadar anlamlıdır.

Örneğin, 0,05 E değerine sahip bir dizi hizalaması, bu eşleşmenin yalnızca şans eseri gerçekleşme olasılığının 100'de beş olduğu anlamına gelir. BIT skoru, hizalamanın ne kadar iyi olduğuna dair bir gösterge sağlamak için belirli bir skorlama matrisi kullanır. BIT skoru ne kadar yüksekse, hizalama o kadar iyidir.

Çoklu dizi hizalama veya MSA, amino asitler, DNA veya RNA'dan oluşan üç veya daha fazla birincil dizinin dizi hizalamasıdır. Burada görülen MSA tea coffee çıktısı, benzer kalıntıları renk kodlarıyla belirtir. Amino asit hizalamaları için Cluster X kullanılarak hizalanmış altı protein dizisinin örnek bir hizalaması burada gösterilmiştir.

Protest programı, amino asit değişimleri için en uygun modellerin seçimini belirlemek amacıyla kullanılır. Program, analiz edilen modelleri veriler içinde listeler ve program tamamlandığında en uygun olanı görüntüler. PhiML, nükleotid veya amino asit dizilimlerinin hizalamalarından maksimum olabilirlik filogenilerini tahmin eder. Ağ topolojisi uzayını araştırmak için çeşitli seçeneklerle eşleştirilmiş çok sayıda sübstitüsyon modelini bünyesinde barındırır.

Mr.Bayes, filogenetik ilişkileri yeniden yapılandırmak için bir dizi evrimsel model üzerinden Bayesyen CMC çıkarımı kullanır. Program çalışmaya başladıktan sonra, burada gösterildiği gibi ilerleme belirli aralıklarla görüntülenebilir. Bir filogenetik ağaç oluşturulduğunda, topolojinin görselleştirilmesi gerekir.

Bu şekilde, ağ görünümü penceresi fly.Base'den alınan örnek bir protein ağını göstermektedir. Ağ görünümü, kullanıcının dalları taşımasına ve ağları yeniden yönlendirmesine olanak tanıyan bir ağ düzenleyici içerir. Bu prosedürü uygularken, her bir program için hazırlanan kullanıcı kılavuzlarının dikkatle okunması gerektiğini unutmamak önemlidir.

Bu protokol, okuyucunun bu programların nasıl çalıştığını anlaması için pratik bir başlangıç noktası sunmaktadır. Bununla birlikte, okuyucuyu her bir programla ilişkili olan birçok ayarla denemeler yapmaya ve bunlara aşina olmaya teşvik ediyorum.