1 / 26

IV семестр «Функция и эволюция»

IV семестр «Функция и эволюция». БЛОК 1 «Эволюция» – 4 занятия Молекулярная филогенетика. Задачи и подходы. Лекция-семинар, 13.02. (АБР) Реконструкция филогенетических деревьев. 2 практических занятия, 20.02 и 27.02 (САС, АБР)

brittany-graves
Download Presentation

IV семестр «Функция и эволюция»

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. IV семестр «Функция и эволюция» • БЛОК 1 «Эволюция» – 4 занятия • Молекулярная филогенетика. Задачи и подходы. Лекция-семинар, 13.02. (АБР) • Реконструкция филогенетических деревьев. 2 практических занятия, 20.02 и 27.02 (САС, АБР) • «Алгоритмы реконструкции филогенетических деревьев». Лекция, семинар, обсуждение полученных результатов, 6.03 (САС). Срок сдачи основного отчета – 5.03 • БЛОК 2 «Функции генов и их продуктов» – 4 занятия • БЛОК 3 «Эволюция белкового семейства» – 5 занятий

  2. Biologists must constantly keep in mind that what they see was not designed, but rather evolved. It might be thought, therefore, that evolutionary arguments would play a large part in guiding biological research, but this is far from the case.Francis CrickWhat MadPursuit  (1988)  pp.138-139  

  3. Вы это уже делали! Прокомментируйте… Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  4. Биоинформатика Молекулярная эволюция (молекулярная филогенетика) Теория эволюции Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  5. Молекулярная филогенетика • изучение филогенеза и эволюции путем анализа нуклеотидных и аминокислотных последовательностей

  6. Основные этапы биоинформатического анализа молекулярной эволюции • Выбор последовательностей и их выравнивание • Построение/выбор эволюционной модели • Реконструкция эволюции • реконструкция филогенетического дерева • оценка силы давления и направления отбора • сравнение скоростей эволюции • ... • Оценка статистической значимости реконструкции • ? Весна, 2008, А.Б.Раманинова

  7. Что будет? • Выбор последовательностей и их выравнивание • Построение/выбор эволюционной модели • Реконструкция эволюции • реконструкция филогенетического дерева • оценка силы давления и направления отбора • сравнение скоростей эволюции • ... • Оценка статистической значимости реконструкции ! Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  8. Выбор последовательностей и их выравнивание Весна, 2007, А.Б.Рахманинова

  9. Выравнивание ? Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  10. Выравнивание ? Весна, 2007, А.Б.Рахманинова

  11. Выбор последовательностей и их выравнивание Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  12. ! tranalign Что делать? PAL2NAL (http://coot.embl.de/pal2nal/) Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  13. Нужна поправка Эволюционная модель - математическая модель, описывающей изменения последовательностей во времени. • Число эволюционных событий оценивают, сравнивая 2 родственные последовательности • Наблюдаемое число различий между последовательностями меньше реального числа из-за повторных мутаций • Резюме: чтобы оценить реальное число событий нужна модель.

  14.      Однопараметрическая модельДжукса-Кантора (1969) PA(t=0) =PA(0)=1 PA(1) =1-3 PA(2) = PA(1) (1-3) +(1- PA(1))  …………….. Djc = -b ln (1 - D/b) Djc –расстояние по Джуксу-Кантору (среднее ожидаемое число замен за время t) b–константа, для нуклеотидных последовательностей b=3/4 D –неоткорректированные расстояния (в простейшем случае, это доля несовпадающих букв)

  15. dPA(t) —— dt Однопараметрическая модель Джукса-Кантора Вероятность А в момент t PA(t=0)=PA(0)=1 PA(1) =1-3 PA(2) = PA(1) (1-3) +(1- PA(1))  PA(t+1) = PA(t) (1-3) + (1- PA(t))  = - 4  PA(t)+  PA(t) = 1/4 + (PA(0) -1/4) e -4t PA(t) = 1/4 + 3/4 e-4t для PA(0)=1 PA(t) = 1/4 - 1/4 e-4t для PA(0)=0 • Расстояние до предковой • последовательности • Модель предполагает, что в 1 позиции • в единицу времени происходит 3 замен. • Прошло время t, Djc – общее число замен/позицию за время t. • Доля совпадений/позицию между предковой и настоящей последовательностью? • Доля несовпадений/позицию между предковой и настоящей последовательностью? • Расстояние между предковой и настоящей последовательностью в смысле ожидаемого числа замен за время t(Djc) - ?

  16. трансверсия транзиция       Двухпараметрическая модельМ.Кимура (1980) distance = -0.5 ln[ (1-2P-Q)*sqrt(1-2Q)] P = transitions/npos Q = transversions/npos

  17. ? Чем точнее модель, тем лучше результат? по материалам Simon Whelan, Pietro Lio and Nick Goldman "Molecular phylogenetics: state-of-theart methods for looking into the past" TRENDS in Genetics Vol.17 No.5 May 2001

  18. Сравнение скоростей эволюцииразных генов ? Весна, 2008, А.Б.Рахманинова

  19. KA/KS–мера давления естественного отбора Сравниваем 2 наблюдения: ATG GGG GCT GGG ATA GGA GAT GGA Несинонимичные заменыKA1 1 Синонимичные заменыKs1 1 KA/KS=1 KA/KS=1=> одно и то же? Необходимо нормировать на «возможности» последовательности: Несинонимичные сайтыPA5 4 Синонимичные сайтыPs1 2 Нормируем на мутабильность последовательностей: KA = KA/PA KS = Ks/Ps KA/KS = 1/5 KA/KS = 1/2

  20. KA/KS–мера давления естественного отбора • KA – число несинонимичных замен на 1 несинонимичный сайт • Ks – число синонимичных замен на 1 синонимичный сайт • Пример: Ka= 1 / 8.67= 0.12 Ks= 2/ 3.33= 0.6 Ka/Ks=0.12 / 0.6 =0.19 (стабилизирующий отбор?)

  21. KA/KS–мера давления естественного отбора • KA – число несинонимичных замен на 1 несинонимичный сайт • Ks – число синонимичных замен на 1 синонимичный сайт • Пример: Ka= 1 / 8.67= 0.12 Ks= 2/ 3.33= 0.6 Ka/Ks=0.12 / 0.6 =0.19 (стабилизирующий отбор?)

  22. KA/KS, опять все не просто....

  23. KA/KS–мера давления естественного отбора KA– число несинонимичных замен на 1 несинонимичный сайт Ks– число синонимичных замен на 1 синонимичный сайт • KA / Ks << 1 отрицательный (стабилизирующий) отбор • KA / Ks 1 нейтральная эволюция • KA / Ks > 1положительный (движущий) отбор

  24. KA/KS; какие бывают? Из Hurst, L.D. (2002) Trends in Genet. 18, 486-487

  25. КАТЕГОРИИ ГЕНОВ ЧЕЛОВЕКА, ОБНАРУЖИВАЮЩИХ ПРИЗНАКИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ОТБОРА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПАТОГЕН-ХОЗЯИН ВОСПРОИЗВОДСТВО ПРИСПОСОБЛЕНИЕ К ПИТАНИЮ ВНЕШНОСТЬ СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ ПОВЕДЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИЯ МОЗГА НЕИЗВЕСТНОГО НАЗНАЧЕНИЯ E.J. Vallender, B.T. Lahn. Hum.Mol.Gen. 2004, V.13, Rev.Issue 2, R245-R254

  26. Ждите лекций А.В.Алешина по теории эволюции и лекций М.С.Гельфанда по сравнительной геномике!!

More Related