ELLS

European Learning Laboratory for the Life Sciences

Our inspiring educational experiences share the scientific discoveries of EMBL with young learners aged 10-19 years and teachers in Europe and beyond.

This article is also available in  English,  Français,  Ελληνικά and  Italiano

Část 3: Fylogenetická analýza proteinových sekvencí

Overview

V této části úlohy se naučíme vytvořit fylogenetický strom našich 24 proteinových sekvencí. K tomu však nejprve musíme odstranit nekonzervované (přítomné ne ve všech proteinech) aminokyselinové zbytky, které jsme identifikovali v mnohočetném přiřazení v části 2 naší úlohy.

Vaše úloha

Řiďte se následujícími pokyny:

1. Upravte mnohočetné přiřazení, které jste získali v části 2 a odstraňte nekonzervované aminokyselinové zbytky.

i. Vraťte se do okna JalView s mnohočetným přiřazením (výsledkek části 2).

ii. V JalView smažte všechny jednotlivé pozice a úseky sekvencí, které nejsou vysoce konzervované, tj. nejsou přítomny v ostatních sekvencích: Najeďte kurzorem myši nad první řádek celého alignmentu a pomocí levého kliku a tažením myši doprava nebo doleva vyberte sloupce (objeví se červené orámování), nyní stiskněte na klávesnici tlačítko backspace.

iii. Po editování uložte alignment jako FASTA soubor: File > Output to Textbox > FASTA. Vytvořte nový textový dokument kliknutím pravého tlačítka myši na plochu vašeho počítače: New > Text Document. Zkopírujte a vložte uložený alignment do tohoto nového souboru a nechte jej otevřený pro pozdější použití.

Poznámka: jestli se vám z jakéhokoliv důvodu mnohočetné přiřazení nepodařilo upravit a uložit, v tuto chvíli a pro účely tohoto cvičení to nevadí. Sekvence byly totiž vybrány tak, že poskytují slušný fylogenetický strom i bez rozsáhlé editace. Avšak nezapomeňte, že v reálné situaci musíte vždy odstranit nepřiřaditelné úseky předtím než se pokusíte sestrojit fylogenetický strom, jinak nemá strom žádnou vypovídací hodnotu a může vést k velice chybným závěrům!

2. Vložte editovaný alignment do vstupního políčka programu MUSCLE (v záložce MUSCLE) a jako výstupní formát zvolte “ClustalW” (output format “ClustalW”). Dále se řiďte pokyny v záložce “MUSCLE”.

3. Pokuste se odpovědět na otázky.

MUSCLE

1. Vložte editovaný alignment do vstupního políčka programu MUSCLE (v záložce MUSCLE) a jako výstupní formát zvolte “ClustalW” (output format “ClustalW”).

2. Poté, co obdržíte výsledkovou stránku, klikněte na “Send to ClustalW_Phylogeny” a později na stránce ClustalW phylogeny – Step 2 vyberte následující:
“Tree format”: Default; “Distance correction”: ON; “Exclude gaps”: ON (Toto je nejdůležitější krok. Jestliže jste již sekvence editovali v JalView, asi jste už odstranili všechny pozice, ve kterých se alespoň v jedné sekvenci vyskytuje mezera. Zaškrtnutím této možnosti nicméně zaručuje, že i opomenuté mezery budou pomocí algoritmu odstraněny.) “Clustering method”: UPGMA; “P.I.M.”: ON

3. Klikněte na tlačítko “Submit”.

4. V okně s výsledky najdete pod názvem “Phylogram” diagram vašeho fylogenetického stromu. Můžete vyzkoušet vybrat “Branch length” jako “Real”, čímž se vám zobrazí délky větví odrážejících evoluční vzdálenost sekvencí. Pro další část cvičení je však vhodnější zobrazení jako “Cladogram”. Pozorně si prohlédněte strukturu stromu a pokuste se zodpovědět na otázky k úloze.

Otázky

1. Prohlédněte si strukturu stromu. Měli byste vidět jednu sekvenci, která leží “vně” stromu a tvoří tak tzv. “outgroup” ke všem ostatním. Která z nich to je? Proč myslíte, že je to právě tato sekvence?
2. Zbytek stromu je rozdělen na dvě hlavní skupiny. Odráží toto rozdělení evoluční vztahy mezi živočišnými druhy, ze kterých tyto sekvence pochází? Jsou zde nějaké výjimky?

Podrobnější analýzu evoluce opsinů můžete provést v krátkém doplňkovém cvičení (záložka Doplňkové cvičení) nebo rovnou pokračovát čtvrtou částí kliknutím na níže uvedený odkaz.

Doplňkové cvičení

Podrobnější analýza mnohočetného přiřazení

Úspěšně jste vytvořili fylogenetický strom opsinových proteinů. V tomto krátkém cvičení použijeme znovu jejich sekvenční alignment, abychom více porozuměli jejich evoluci.

Vaše úloha

Vraťte se zpět do okna JalView a pokuste se seřadit sekvence do dvou skupin od shora dolů tak, jak jsou seřazeny ve fylogenetickém stromu (“Cladogram” view). Sekvenční řádky můžete volně posouvat kliknutím na název sekvence a následným stisknutím šipky nahoru/dolů. Ignorujte sekvenci “Danio_mel_rec1A” (vymažte ji kliknutím na její název a následným stisknutím klávesy backspace, případně ji přesuňte úplně nahoru či dolů).

Otázky

1. Receptory spřažené s G-proteiny (G protein-coupled receptors, GPCRs) obsahují na konci sedmé (poslední) transmembránové domény tripeptidový motiv, který je zapotřebí k vazbě G-alfa proteinu. Najdete takový tripeptid na rozhraní sedmé transmembránové domény a C-koncového úseku opsinových sekvencí. Tyto tripeptidy jsou evolučně konzervované a rovněž odrážejí seskupování opsinových sekvencí ve fylogenetickém stromu.
2. Napadá vás důvod, proč jsou tyto tripeptidy tak evolučně konzervované?

Activity navigation

Share: