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,  Čeština,  Français and  Italiano

Μέρος 3ο: Φυλογενετική ανάλυση ευθυγραμμισμένων πρωτεϊνικών αλληλουχιών

Overview

Σε αυτό το μέρος της δραστηριότητας, θα κατασκευάσουμε ένα φυλογενετικό δέντρο των 24 οψινών. Για να μπορέσουμε να το κάνουμε αυτό, πρέπει πρώτα να απομακρύνουμε τα μη-συντηρημένα αμινοξικά κατάλοιπα τα οποία εντοπίσαμε στην πολλαπλή ευθυγράμμιση των αλληλουχιών κατά τη διάρκεια του δεύτερου μέρους της δραστηριότητας.

Η εργασία σου

Προχώρησε όπως περιγράφεται παρακάτω:

1. Επεξεργάσου την πολλαπλή ευθυγράμμιση αλληλουχιών του 2ου μέρους για να απομακρύνεις τα μη-συντηρημένα αμινοξέα.

i. Πήγαινε πίσω στο παράθυρο του JalView το οποίο περιέχει την πολλαπλή ευθυγράμμιση αλληλουχιών του 2ου μέρους.

ii. Στο JalView, διέγραψε τυχόν κενά ή κατάλοιπα τα οποία εμφανίζονται ως μη-συντηρημένα με το να επιλέξεις το πάνω τμήμα κάθε συγκεκριμένου αμινοξέως με τον κέρσορά σου (ένα κόκκινο πλαίσιο με κόκκινη κορυφή θα εμφανιστεί) και να το διαγράψεις πατώντας backspace στο πληκτρολόγιό σου.

iii. Μπορείς να αποθηκεύσεις την επεξεργασμένη αλληλουχία σε μορφή αρχείου FASTA ακολουθώντας τα βήματα: File > Output to Textbox > FASTA. Άνοιξε ένα νέο αρχείο κειμένου στην επιφάνεια εργασίας του υπολογιστή σου με το να πατήσεις δεξί κλικ στην επιφάνεια εργασίας: New > Text Document. Κάνε αντιγραφή και επικόλληση την αλληλουχία από το ανοιχτό παράθυρο στο αρχείο κειμένου και άφησέ το ανοικτό για μετέπειτα χρήση.

Σημείωση: αν, για οποιοδήποτε λόγο, δε μπορέσεις να επεξεργαστείς τις αλληλουχίες ή να τις αποθηκεύσεις, δεν έχει τόση μεγάλη σημασία για το σκοπό της εργασίας. Σε αυτήν την εργασία επιλέξαμε τις αλληλουχίες με τέτοιο τρόπο ώστε να κατασκευάσουμε ένα καλό φυλογενετικό δέντρο χωρίς να χρειαστεί να υποβάλουμε τις αλληλουχίες σε μεγάλη επεξεργασία. (Πάντως, στην πραγματικότητα, πριν την κατασκευή ενός φυλογενετικού δέντρου, είναι πάντοτε απαραίτητο να τις επεξεργαστούμε και να αφαιρέσουμε μη-ευθυγραμμισμένες περιοχές!)

2. Για να κατασκευάσεις ένα φυλογενετικό δέντρο που θα περιλαμβάνει τις επεξεργασμένες αλληλουχίες, πρέπει να εισάγεις την επεξεργασμένη ευθυγράμμιση στο εργαλείο MUSCLE (με ρυθμισμένο output format στο “ClustalW”). Για να το κάνεις αυτό, πήγαινε στο πεδίο “MUSCLE” και ακολούθησε τις οδηγίες που θα βρεις εκεί.

3. Προσπάθησε να απαντήσεις τις ερωτήσεις της εργασίας.

MUSCLE

1. Για να κατασκευάσεις το φυλογενετικό δέντρο των επεξεργασμένων αλληλουχιών, κάνε αντιγραφή των δεδομένων FASTA για την ευθυγραμμισμένη αλληλουχία στο πεδίο εισαγωγής του MUSCLE (πριν πατήσεις “Submit”, έλεγξε αν το “ClustalW” είναι το επιλεγμένο output format).

2. Στη σελίδα των αποτελεσμάτων, κάνε κλικ στο “Send to ClustalW_Phylogeny” και στο “Βήμα 2” επίλεξε τα παρακάτω:
“Tree format”: Default, “Distance correction”: ON, “Exclude gaps”: ON (Αυτό είναι το πιο σημαντικό βήμα. Με τη επεξεργασία των αλληλουχιών, θα έχεις αφαιρέσει τα μη-ευθυγραμμισμένα κενά. Παρόλα αυτά, στην περίπτωση που υπάρχουν κενά στην αλληλουχία, η επιλογή αυτή θα φροντίσει ώστε α αλγόριθμος να επεξεργαστεί μόνο τις περιοχές της αλληλουχίας που δεν υπάρχουν κενά.), “Clustering method”: UPGMA, “P.I.M.”: ON.

3. Πάτησε το “Submit”.

4. Στο κάτω μέρος του παραθύρου αποτελεσμάτων, μετά το “Phylogram”, θα βρεις την εικόνα του φυλογενετικού δέντρου. Μπορείς να επιλέξεις το μήκος των κλάδων του ως το αληθινό “Real” για να μπορέσεις να κατανοήσεις πόσο γρήγορα έχουν εξελιχθεί οι αλληλουχίες. Παρόλα αυτά, για το επόμενο μέρος της δραστηριότητας, είναι πιο πρακτική η επιλογή “Cladogram”. Παίρνοντας πληροφορίες από τη δομή του φυλογενετικού δέντρου, προσπάθησε να απαντήσεις τις ερωτήσεις της εργασίας.

Ερωτήσεις

1. Μελέτησε τη δομή του φυλογενετικού δέντρου. Θα πρέπει να εντοπίσεις μια αλληλουχία η οποία χρησιμεύει σαν outgroup για όλες τις άλλες. Ποια είναι αυτή; Γιατί πιστεύεις ότι είναι αυτή;
2. Στο υπόλοιπο φυλογενετικό δέντρο οι αλληλουχίες ταξινομούνται σε δύο μεγάλες ομάδες. Μήπως αυτή η ομαδοποίηση γενικά αντανακλά τις εξελικτικές σχέσεις μεταξύ των ειδών; Μπορείς να εντοπίσεις εξαιρέσεις;

Μπορείς τώρα είτε να αναλύσεις περαιτέρω την εξέλιξη των οψινών σε μια σύντομη δραστηριότητα, είτε να προχωρήσεις στο 4ο μέρος της δραστηριότητας με το να κάνεις κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο.

Σύντομη εργασία

Περαιτέρω ανάλυση της πολλαπλής ευθυγραμμισμένης αλληλουχίας

Καταφέραμε να κατασκευάσουμε το φυλογενετικό δέντρο των οψινών. Σε αυτή τη δραστηριότητα θα χρησιμοποιήσουμε τις ευθυγραμμισμένες αλληλουχίες για να αναλύσουμε περαιτέρω την εξέλιξη των οψινών.

Η εργασία σου

Πήγαινε πίσω στην πολλαπλή ευθυγράμμιση αλληλουχιών στο JalView και βασιζόμενος σε αυτά που έμαθες από τη φυλογενετική ανάλυση του 3ου μέρους, ομαδοποίησε τις αλληλουχίες σύμφωνα με τις ομάδες που εντόπισες στο φυλογενετικό δέντρο του 3ου μέρους (“Cladogram” view). οι αλληλουχίες μπορούν να μετακινηθούν κάνοντας κλικ στο όνομα της αλληλουχίας και χρησιμοποιώντας τα πάνω και κάτω βέλη του πληκτρολογίου. Σημείωση: αγνόησε την αλληλουχία Danio_mel_rec1A που βρίσκεται είτε στο πάνω, είτε στο κάτω μέρος της της ανάλυσης ή αφαίρεσε την εντελώς από το JalView (μπορείς να την αφαιρέσεις κάνοντας κλικ στο όνομά της και πατώντας το πλήκτρο backspace του πληκτρολογίου σου.

Ερωτήσεις

1. Στους συζευγμένους με G-πρωτείνες υποδοχείς, ένα τριπεπτίδιο ακριβώς μετά τη διαμεμβρανική περιοχή VII (την τελική περιοχή) είναι σημαντικό για τη σύζευξη G-alpha. Μπορείς να εντοπίσεις ένα τριπεπτίδιο που να αντανακλά την ομαδοποίηση των αλληλουχιών;
2. Για ποιο λόγο πιστεύεις ότι αυτό είναι αρκετά συντηρημένο.

Activity navigation

Share: