1 drzewa filogenetyczne Podstawy Bioinformatyki IV drzewa filogenetyczne Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
2 Drzewa filogenetyczneukorzenione i nieukorzenione binarność konstrukcji topologia długość gałęzi, a czas ewolucji A B C D korzeń węzeł gałąź Drzewo ukorzenione Drzewo nieukorzenione A D C B liść Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
3 Xiong J., Podstawy bioinformatyki6 – 105, 945 / 10 – , Xiong J., Podstawy bioinformatyki Magda Mielczarek
4 Metody konstrukcji drzewOparte na odległościach pomiędzy sekwencjami Konwertowanie znaków na odległości ewolucyjne Metody odległościowe Oparte bezpośrednio na znakach sekwencji Zliczanie mutacji zgromadzonych w sekwencjach Metody oparte na znakach Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
5 Metody konstrukcji drzewMetoda średnich połączeń (Unweighted pair group method with arithemtic mean, UPGMA) Metoda przyłączania sąsiadów (Neighbor- joining, NJ) Metody odległościowe Metoda parsymonii (Parsimony) Metoda największej wiarygodności (Maximum likelihood) Metody oparte na znakach i inne… Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
6 Metoda średnich połączeńnajprostsza z metod algorytm analizy skupisk, redukcja macierzy odległości drzewa ukorzenione ograniczenie – hipoteza zegara molekularnego Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody odległościowe
7 Metoda średnich połączeńnajprostsza z metod algorytm analizy skupisk, redukcja macierzy odległości drzewa ukorzenione ograniczenie – hipoteza zegara molekularnego Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody odległościowe
8 Metoda przyłączania sąsiadówalgorytm analizy skupisk pary sekwencji o najmniejszej odległości = sąsiedzi drzewa nieukorzenione dopuszczenie założenia różnej szybkości ewolucji Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody odległościowe
9 EWOLUCJA PRZEBIEGA NAJKRÓTSZĄ Z MOŻLIWYCH DRÓG!Metoda parsymonii EWOLUCJA PRZEBIEGA NAJKRÓTSZĄ Z MOŻLIWYCH DRÓG! stworzenie wszystkich możliwych topologii i wybór tej, która zakłada najmniejszą liczbę mutacji uwzględnienie tempa ewolucji różnych rodzajów mutacji wykorzystanie pozycji informatywnych drzewa nieukorzenione przyciąganie się długich gałęzi Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody oparte na znakach
10 Metoda największej wiarygodnościwybór hipotezy oparty na wartościach o największym prawdopodobieństwie wyszukanie każdej możliwej topologii i uwzględnienie każdej pozycji w przyrównaniu wykorzystanie informacji zawartej w całej sekwencji, a nie tylko w pozycjach informatywnych wykorzystanie modeli sybstytucyjnych brak efektu przyciągania długich gałęzi czasochłonna Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015 Metody oparte na znakach
11 Oprogramowanie - Treefinder Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
12 Tworzenie drzewa – instrukcja krok po krokuWybór i zgromadzenie sekwencji do budowy drzewa Przyrównanie sekwencji (alignment) Konstrukcja drzewa za pomocą jednej z kilku metod Ocena drzewa i przedstawienie drzewa w formie odpowiedniej dla odbiorców Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
13 Podstawy bioinformatyki 2015Wybór sekwencji Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
14 Podstawy bioinformatyki 2015Wybór sekwencji Zależny od problemu! Filogeneza konkretnych organizmów (wybór dowolnego genu) Ewolucja konkretnego genu (sekwencje pochodzące od wielu gatunków) Wybór markerów ewolucja ani zbyt szybka, ani zbyt powolna, regiony zmienne, regiony konserwatywne Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
15 Podstawy bioinformatyki 2015 Shields F.G Phylogeny of mitochondrial DNA variation in brown bears and polar bears. Molecular Phylogenetics and Evolution 15: Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
16 Sekwencje homologiczneHomoplazja Homologia ortologi (specjacja) paralogi (duplikacja) Basic Local Alignment Search Tool Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
17 Sekwencje nuklotydowe – format FASTAFormat zapisu : FASTA, EMBL, NEXUS, CGC, NBRF, itd… Nastąpiła konieczność zmiany nazwy w nagłówku każdej z sekwencji - napiszmy program! Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
18 Nowy identyfikator sekwencjiMagda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
19 Przyrównanie sekwencji (alignment)Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
20 Przyrównanie – seaview, clustalPrzyrównane sekwencje Stwierdzone różnice między sekwencjami świadczą o mutacjach, które zaszły po rozdzieleniu się sekwencji od wspólnego przodka Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
21 Tworzenie drzewa TreefinderMagda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
22 Podstawy bioinformatyki 2015Treefinder Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
23 Podstawy bioinformatyki 2015Literatura: Książki: Hall G.B Łatwe drzewa filogenetyczne. Poradnik użytkownika. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa Higgs P. , Attwood T. K Bioinformatyka i ewolucja molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa Xiong J Podstawy bioinformatyki. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015
24 Kolokwium (ustalenie terminu) Lista zadań Kolokwium (ustalenie terminu) Lista zadań Magda Mielczarek Podstawy bioinformatyki 2015