分子进化与系统发育分析(共111张课件).pptxVIP

分子进化与系统发育分析(共111张课件).pptx

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分子进化与系统发育分析;TreeofLife;生物进化理论;研究生物进化历史的途径;分子进化;分子进化的模式;DNA突变的模式;核苷酸替代:转换颠换;基因复制:单个基因复制;基因复制:基因组复制;物种分类及关系:从物种的一些分子特性出发,构建系统发育树,进而了解物种之间的生物系统发生的关系——treeoflife

大分子功能与结构的分析:同一家族的大分子,具有相似的三级结构及生化功能,通过序列同源性分析,构建系统发育树,进行相关分析;功能预测

进化速率分析:例如,HIV的高突变性;哪些位点易发生突变?;基于16S/18S核糖体RNA序列比对得到的古细菌系统发育树;TreeofLife:16SrRNA;OutofAfrica;同源性与相似性;两种同源物:即垂直方向的(orthology)与水平

方向的(paralogy)。;鉴定直系同源的实际操作标准(practicalcriteria)为:

如基因组Ⅰ中的A基因与基因组Ⅱ中的A‘基因被认

是直系同源,则要求:

(1)A‘的产物比任何在基因组Ⅱ中所发现的其它基因产物都更相似于A产物;

(2)A‘与A的相似程度比在任何一个亲缘关系较远的基因组中的任一基因都要高;

(3)A编码的蛋白与A‘编码的蛋白要从头到尾都能并排比较,即含有相似以至于相同的模序(motif)

;旁系同源(paralogy)基因是指同一基因组(或同系物种的基因组)中,由于始祖基因的加倍而横向(horizontal)产生的几个同源基因。

即两个基因在同一物种中,通过至少一次基因复制的事件而产生。常常具有不同功能。

;paralogs;OrthologsParalogs

(直系同源与旁系同源);直系与旁系的共性是同源,都源于各自的始祖基因。

其区别在于:在进化起源上,直系同源是强调在不同基因组中的垂直传递,旁系同源则是在同一基因组中的横向加倍;

在功能上,直系同源要求功能高度相似,而旁系同源在定义上对功能上没有严格要求,可能相似,但也可能并不相似(尽管结构上具一定程度的相似),甚至于没有功能(如基因家族中的假基因)。

旁系同源的功能变异可能是横向加倍后的重排变异或进化上获得了另一功能。;同源物种类;异源基因或水平转移基因

xenologousorhorizontallytransferredgenes;序列同源性模??中的进化假设;第二节密码子偏好及分析;标准密码子;大肠杆菌RNA聚合酶;大肠杆菌RNA聚合酶(2);tRNAAnticodon;碱基出现的频率;同义替代vs.非同义替代;;分子进化的理论;分子进化的理论;基因的编码区和非编码区;分子进化选择压力;编码区:密码子;密码子偏好的应用及计算;RSCU;密码子相对适应度

Therelativeadaptivenessofacodon;大肠杆菌酵母;CAI:密码子适应指数

CodonAdaptationIndex;大肠杆菌和酵母:部分基因的CAI;异源基因:在其他物种中的CAI;第三节氨基酸序列的进化演变;例:PKA家族的系统发育分析

Tree2长5;

EpsilonCAAAAC

在时间t年之后,每个位点替代的平均数为:rt

(3)功能高度保守乃至于近乎相同,甚至于其在近缘物种可以相互替换;

平衡选择:保持多态性;

分支图 进化树时间度量树

同义(沉默)替代(synonymous/silentsubstitution)

例:PKA家族的系统发育分析

Position5,7,9为信息位点;

以上三种类型的系统发育树表示相同的分支状况,相同的进化关系

阳性选择:促进有益突变;

(1)Fitch-Margoliash方法(FM法);PC:泊松校正;泊松距离;GammaCCAACC

cerevisiae

xenologousorhorizontallytransferredgenes

核苷酸替代:转换颠换

EpsilonCAAAAC

相对同义密码子使用度(relativesynonymouscodonusage,RSCU)

原核基因:编码区全部编码蛋白质;

Taxa增多,计算量急剧增加,因此,目前算法都为优化算法,不能保证最优解

MPRFEANLSMMFTEVPFAERFADARKAGFDAEEFLFPYCYSDLQIQCQLE

研究结果:克鲁雄酵母中的同源基因数量与酿酒酵母相比为1:2

序列同源性模型中的进化假设

密码子的使用偏好:由密码子对应的tRNA的进化及丰度来决定。

对这些新的序列进行建树,

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