ndhD - Kodomo

Спектр задач, решаемых с применением МФА
•
•
•
•
Выявление таксонов высокого уровня
(напр., работа Woese и др.)
Построение системы крупных групп
организмов (в пределе — всех живых
существ) — Tree of Life
реконструкция хода событий
молекулярной и морфологической
эволюции
Идентификация ново-открытых
организмов, отнесение их тому или
иному таксону.
«Древо Жизни» клеточных
организмов
Woese et al., 1987, анализ структуры рРНК
Martin, 1999, анализ
белок-кодирующих генов
Система цветковых растений
“базальные цветковые” –
возникли до дивергенции
типичных двудольных и
однодольных
Система беспозвоночных
Знание филогении позволяет проследить историю различных
событий в эволюции генома
Параллельные потери гена infA (Millen et al. 2001
Plant Cell 13: 645-658).
Параллельные потери интрона
rpoC1(Downie et al. 1996 Syst Bot 21: 135-151
Обычно С → U ,
крайне редко U → C.
Впервые экcпериментально
показано на гене rpl2, у
которого нетипичный
стартовый кодон ACG
преобразуется в AUG после
транскрипции (Hoch et al.
1991).
Tsudzuki et al. 2001:
существует корреляция
между филогенией и
распределением явлений
редактирования.
Редактирование РНК.
Freyer et al. 1997: малая
эволюционная
консервативность, наличие
видоспецифичных сайтов
редактирования, нет
корреляции между
филогенией и
распределением явлений
редактирования.
C→U
утрата
редактирования
rpl2
возникновение
редактирования rpl2,
psbL, ndhD
rpl2
базальные
однодольные цветковые
утрата
редактирования
ndhD
psbL
типичные двудольные
ACG → AUG
в генах
rpl2, psbL, ndhD
ndhD
голосе
менные
Анализ эволюции семейств генов, выявление
ортологов и паралогов
Эволюция MADS-box генов и структура
генеративных органов
Theissen et al., 2000 Plant Molecular Biology 42: 115–149
ДНК-штрихкодирование: определение видов по
последовательностям ДНК
в будущем:
… и в настоящем:
ДНК-штрихкодирование: выявление скрытых видов
Гусеницы Astraptes fulgerator из разных частей
ареала и с разным типом питания
Hebert P D N et al. PNAS 2004;101:14812-14817
Дерево NJ (дистанции по 2парам. модели Kimura), 466
экземпляров «одного вида»
Идентификация гигантских амёб
Matz et al 2008. Current Biology 18, 1–6
Burki et al. 2010 BMC Evolutionary Biology, 10:377
Подводные камни молекулярной филогенетики
• неадекватная выборка таксонов
• неадекватный выбор участка
генома
• притяжение длинных ветвей
• горизонтальный перенос генов
• дупликации и неверное
определение ортологов
Больше генов или больше таксонов?
•Rosenberg MS, Kumar S. Incomplete
taxon sampling is not a problem for
phylogenetic inference. PNAS 2001,
98(19):10751-6.
•Rosenberg MS, Kumar S. Taxon
sampling, bioinformatics, and
phylogenomics. Syst Biol 2003, 52(1):
119-124.
•Rokas et al. Genome-scale approaches to
resolving incongruence in molecular
phylogenies. Nature 2003, 425: 798-804.
•Rokas & Carroll. More genes or more
taxa? The relative contribution of gene
number and taxon number to phylogenetic
accuracy. Mol Biol Evol 2005, 22(5):
1337-1344.
•Zwickl DJ, Hillis DM. Increased
taxon sampling greatly reduces
phylogenetic error. Syst Biol 2002,
51(4):588–598.
• Pollock et al. Increased taxon
sampling is advantageous for
phylogenetic inference. Syst Biol 2002,
51(4): 664-671.
• Hillis et al. Is sparse taxon sampling a
problem for phylogenetic inference?
Syst Biol 2003, 52(1): 124-126
•Hedtke et al. Resolution of
phylogenetic conflict in large data sets
by increased taxon sampling. Syst Biol
2006, 55(3): 522 – 529.
Выборка генов и выборка таксонов в молекулярной
систематике растений
Goremykin et al. 2003
Stefanovic et al. 2004
сходные выводы:
Degtjareva et al. 2004, Soltis & Soltis 2004
Притяжение длинных ветвей
Delannoy et al. Mol Biol Evol. 2011 Feb 2.
Горизонтальный перенос генов
митохондриальный ген rps11 у Sanguinaria
Горизонтальный перенос генов
5’-конец rps11 (219 пн)
3’-конец rps11 (237 пн)
Горизонтальный перенос генов
Darchin et al. Proc Natl Acad Sci
USA. 2010, 107(41): 17651–17656.