Mark A. Hershkovitz and Detlef D.Leipe National Center for Biotechnology Information National Library of Medicine National Institutes of Health Bethesda,Maryland 系统发育学研究的是进化关系,系统发育分析就是要推断或者评估这些进化关系。通过系统发育分
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  • 系统发育分析

  • 点击:    作者:   来源: 日期:2007-07-04    本站论坛

如果在进行系统发育分析的时候,比对中引入了前导树,那么通过这个比对推导出的进化树逻辑上应该同前导树的拓扑结构相同。由CLUSTAL比对得到的前导树(如图9.1)将会被转化成PHYLIP树的文件格式,然后输入到画树程序中,这些画树程序包括TreeTool(X windows), TreeDraw(Macintosh), PHYLODENDRON(Macintosh), TREEVIEW(Macintosh, Microsoft Windows) 或者PAUP( 9.1Macintosh, Microsoft Windows)的画树工具。按道理,我们应该回过头来为CLUSTAL比对再指定一个前导树,但是在实际操作中我们并不会这么做。有些程序(比如TreeAlign and MALIGN)为了得到优化的比对和系统发育树,程序本身就设计了交叉(同步)递归优化的算法。理论上,能够解决比对----系统发育难题的同步优化算法或者配套算法应该是存在的,但是递归算法必须冒一定的风险,它很可能会导致一个错误的或者不完整的结果(Thorne and Kishino, 1992)。因此,根据比对结果建立进化树之后,必须考虑另外的可能性,也就是说,如果根据其它的比对结果得到一个并不是最优化的进化树,这个次优化的进化树是不是更能够满足研究的需要。

比对参数评估

在比对中会出现一些序列区域,其长度是可变的,如何处理这些区域中indel状态的位点是最重要,这取决于进化模型的所有要素(比如,包括核苷酸转换/颠换速率),而且相关的参数在前导树与比对推导的进化树中应该保持一致。比对参数应该随着进化的分叉动态变化(Thompson et al., 1994),只有这样才能保证碱基错配的几率能够满足序列趋异的需要;比对参数应该随时调整(Thompson et al., 1994, Hughey et al., 1996),以防止引入过多的近似序列而导致比对序列的信息量不足,可以通过降低近似序列的比对分值权重来防止这种情况。CULSTAL程序兼顾了这两种情况(参数动态变化),而SAM程序引入了序列权重。

利用基本结构或者高级结构进行比对

根据二级或者三级序列结构进行比对,比起直接利用一级序列进行比对的可信度要好,因为在同源性评估中,人们一直认为复杂结构的保守性高于简单特征(核苷酸,氨基酸)的同源保守性,而且,立足于复杂结构的比对程序还可以搜索到一些特殊的关联位点,这些位点是进化的功能区域。实际上,基于系统发育的结构多重比对并没有将问题简化,也就是说,序列比对必须服从结构进化,而结构进化则同系统发育保持一致。有一个探索式的手工程序(如图9.2),是用来对核糖体DNA进行结构比对的(Gutell et al., 1994),这个程序要考察相关取代的样式,但是相关性必须通过系统发育树中的多个独立的补偿性突变推导得到(cf. Harvey and Pagel, 1991)。

数学优化

有些比对程序(比如,MACAW, SAM)根据一个统计模型进行优化,但是这些统计同系统发育模型的关系并不清楚。仅仅根据一个系统发育模型是没有办法比较多重比对方法的优劣的。

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