Ćwiczenie 14 – Filogenetyka Rozwiązywanie sprawy kryminalnej 1

Ćwiczenie 14 – Filogenetyka
1.
Rozwiązywanie sprawy kryminalnej
(ręcznie) W latach 90’ u ośmiu pacjentów dentysty z Florydy chorego na AIDS zdiagnozowano wirus HIV (HIV+). Mimo, że
dentysta przeprowadzał inwazyjne procedury dentystyczne (np. leczenie kanałowe, ekstrakcja zębów), śledztwo
przeprowadzone przez amerykańską agencje epidemiologiczną nie wykazało istotnych uchybień w postępowaniu
zapewniającym i higienę wykonywanych zabiegów. W celu ustalenia źródła zakażenia wirusem HIV, wyizolowałeś/aś
wirusowe RNA z próbek krwi należących do: dentysty, żony dentysty chorej na AIDS, pacjentów dentysty chorych na AIDS
oraz innych osób z okolicy Florydy zakażonych wirusem HIV, którzy nie mieli kontaktu z dentystą (local group). Sekwencje
wirusowych białek, które otrzymałeś/aś, znajdują się w pliku HIV_data_set.fasta.
Korzystając z programu MEGA otwórz sekwencje znajdujące się w pliku HIV_data_set.fasta [Align > Edit/Build
Alignment > Retrieve sequences from a file] i przeprowadź ich dopasowanie [Alignment > Align by ClustalW].
A. Jaka jest długość dopasowania?
B. Ile jest pozycji w dopasowaniu, w których aminokwas zachowany jest we wszystkich sekwencjach?
C. Które części dopasowania - Twoim zdaniem - nie będą pomocne w analizie filogenetycznej?
Przejdź do analizy filogenetycznej wchodząc w zakładkę [Data > Phylogenetic Analysis]. Wygeneruj drzewo filogenetyczne
używając algorytmu Neighbor-Joining (NJ) [Analysis > Phylogeny > Construct Neighbor- Joining tree].
D. Czy uważasz, że dentysta z Florydy mógł zakazić któregokolwiek z ośmiu pacjentów?
E. W jakim celu pobrano materiał genetyczny od osób zarażonych HIV nie mających kontaktu z dentystą?
F. Dlaczego niektóre gałęzie drzewa są dłuższe?
Oblicz odległości w dopasowaniu par sekwencji analizowanych białek gp120 [Analysis > Distance > Compute Pairwise].
G. Która para białek gp120 jest najbliżej, a która najdalej spokrewniona?
2.
Badanie początków powstawania wirusa HIV
(ręcznie) AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome) może być wywołany dwoma różnymi wirusami: HIV-l oraz HIV- 2.
HIV-1 jest odpowiedzialny za globalną pandemie, natomiast HIV-2 jest mniej wirulentny i do niedawna zakres jego
występowania ograniczony był jedynie do Afryki zachodniej. Do pierwszych zakażeń wirusem HIV u człowieka doszło w
Afryce najprawdopodobniej między 1910 a 1930 rokiem. Wirusy spokrewnione z HIV znalezione zostały również poza
człowiekiem u wielu gatunków naczelnych i zostały one nazwane SIV. Występujące w cząsteczce wirusa białko gp120 jest
odpowiedzialne za łączenie się cząsteczek wirusa do komórek gospodarza.
W pliku gp120.fasta znajduje się dopasowanie 27 wirusowych białek gp120 pochodzących z różnych naczelnych.
Korzystając z programu MEGA zbuduj drzewo filogenetyczne wraz z analizą bootstrap [Phylogeny > Contruct NJ tree >
Test of Phylogeny > Bootstrap method; No. of bootstrap replications: 1000].
A. Jakie są relacje ewolucyjne między wirusem HIV-1 a HIV-2?
B. Co oznaczają liczby znajdujące się na węzłach uzyskanego drzewa?
C. Czy podział drzewa na dwie grupy jest wiarygodny?
D. Czy na drzewie znajdują się grupy sekwencji o niskim poziomie ufności?
3.
4.
Drzewo gatunków: Analiza mitochondrialnego DNA naczelnych
(ręcznie) Plik mito.fasta zawiera dopasowanie sekwencji mitochondrialnego DNA pochodzące z człowiekokształtnych i
innych naczelnych. Korzystając z programu MEGA utwórz drzewa filogenetyczne opisujące relacje między tymi
sekwencjami używając 3 metod filogenetycznych (Neighbor-Joining, Maximum Likelihood i Minimum Evolution) z analizą
bootstrap (50 pseudoreplikacji).
A. Czy topologie drzew uzyskane czterema metodami znacznie się różnią?
B. Które węzły są najbardziej wiarygodne (100% bootstrap) we wszystkich drzewach?
C. Która para współczesnych ludzi jest ze sobą najbliżej spokrewniona?
D. Jaki gatunek naczelnych (inny niż neandertalczyk) jest najbliżej spokrewniony z współczesnym człowiekiem?
E. Jaki typ współczesnego człowieka jest najbliżej spokrewniony z korzeniem drzewa?
F. Czy topologia drzewa potwierdza teorię „Pożegnanie z Afryką”?
Drzewo genów: Wyznaczanie relacji homologicznych w rodzinie genów TNRC6 (GW182)
(ręcznie) W pliku gw182.fasta znajduje się 17 sekwencji białek z rodziny TNRC6 (GW182) pochodzących z bezkręgowców
(muszka owocowa, lancetnik) i kręgowców. Korzystając z programu http://phylogeny.lirmm.fr/phylo_cgi/index.cgi utwórz
drzewo filogenetyczne opisujące relacje w tej rodzinie białek.
A. W jakiej grupie organizmów doszło do zwielokrotnienia białek TNRC6?
B. Która podrodzina białek TNRC6 (TNRC6A / TNRC6B / TNRC6C) uległa pierwszej duplikacji?
C. W genomach jakich gatunków doszło do specyficznych duplikacji/utraty genów?
D. Sekwencje ortologiczne jakich gatunków są ze sobą najbliżej spokrewnione?