2010年5月13日 星期四

Phylogenetic analysis

張貼者： Windlessday 於 中午12:46

Distance matrix methods:
1.    UPGMA --> 假設演化速率須一致才可用
2.    Neighbor-joining method --> 最廣泛應用，但會遺失序列特性, 全部轉為distance 數字畫樹
A.   Distance matrix 需經校正
校正方法:
l  Jukes-cantor (JC or JC69) : one rate of substitution, equal base frequencies
l  Kimura 2-Parameter (K2P or K80)  two types of substitution, equal base frequencies
l  Felsentein 1981(F81) : one rate of substitution, unequal base frequencies
l  Hasegawa, or Felsentein (HKY85 or F84) : two types of substitution, unequal base frequencies
l  Tamura and Nei (TN93) : tree types of substitution, unequal base frequencies
l  General time Reversible (GTR) : six types of substitution, unequal base frequencies
 à 若須精確計算(演化、流病、分子時鐘等可先跑 LRT (likelihood ratio test)，決定選用的 model
à 一般採用 HKY85 , 鹼基頻率一致時採K2P即可
B.   Phylip 操作
                                               i.          Use [ClustalW method] run multiple sequence alignment à output format : phylip à rename output file as “infile”
                                             ii.          Use [dnadist.exe] run distance matrix table to get “outfile” à rename “outfile” as “infile”
                                           iii.          Run [neighbor.exe] to generate “outtree”
                                           iv.          View as [treeview]


Character state methods:
1.    Maximum parsimony method (最大簡約法) à 依據最簡約的演化步驟所得演化樹，以sequence 特性畫圖, 但只計算 information site (至少其中二組序列含相同突變才考量)。(優點: 可得多種演化樹供選擇, 缺點: 不遵循minimal evolution不適用, 例HIV演化)
A.       演算法則:
                       i.              Exhaustive search : 一定可得最短演化路徑
                      ii.              Branch and bound : 以巧妙運算所得最短演化樹, 但可能非最短演化路徑
                    iii.              ….
Parsimony 方法可能會有 Hill-climbing algorithms, 所以輸入的序列必須選擇Random order, NJ法沒此問題。
會得到多種演化樹選擇, 可重新畫出 consensus tree
B.       Phylip 操作
                       i.              Run [dnapars.exe]  
l  S à choose “rearrange on one best tree”
l  J à Randomize ….--> 給一個奇數 à Mix 次數 1
l  Y à get “outtree” à rename it as “intree”
                      ii.              Run [consensus.exe] to generate “outtree”  
                    iii.              View as [treeview]
2.     Maximum likelihood method à 不假設演化為簡約方式，以所有序列計算最大likelihood, 故短序列 (<500bp)採用最佳。演算基於統計方法, 可得P value, 不須再進行 Bootstrap. (缺點: 演算慢)
A.       Phylip 操作
                       i.              Run [dnaml.exe] to generate “outfile” and “outtree”
                      ii.              View “outtree” with [treeview], “outfile” with [notepad]


Statistical test for phylogenetic tree
l  Bootstrap analysis à 演化樹經重新取樣後, topology 還是可重覆出現的比率，至少75%以上才為可信的單系群, 70%可勉強接受, 若值低於70%以下, 若不同演算法可得相同的結果, 也可佐證。
1.       Run “seqboot.exe” to generate 1000 rearrangement sequences file à rename “outfile” as “infile”
2.       In N-J method
u  Run “dnadist.exe” to get distance matrix file à rename “outfile”as“infile”
※   M: yes, 1000 data sets
u  Run [neighbor.exe] to generate 1000 “outtree” à rename “outtree” as “intree”
※   M: yes, 1000 data sets
u  Run [consensus.exe] to generate consensus “outtree”
u  View “outfile” with [notepad]  
※   發表時須使用 “original tree” 標上bootstrap 統計值, 不可直接使用 bootstrap 所得之演化樹
3.       In Parsimony methods
u  Run [dnapars.exe] 
※   S: choose “rearrange on one best tree”
※   J: Randomize ….--> 給一個奇數 à Mix 次數 1
※   M: D, 1000 data sets
※   Y: get“outtree”rename it as“intree”
u  Run [consensus.exe] to generate “outtree” 
u  View “outfile” with [notepad] 
※   發表時須使用 “original tree” 標上bootstrap 統計值, 不可直接使用 bootstrap 所得之演化樹
4.       In Likilihood methods
u  Run [dnaml.exe] 
u  Y: get “outtree” à rename it as“intree”
u  View “outtree” with [treeview], “outfile” with [notepad]
※   發表時須使用 “original tree” 標上bootstrap 統計值, 不可直接使用 bootstrap 所得之演化樹


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