藤田俊彦 (2010) “ 動物の系統分類と進化 ” 裳華房 より
外群としてパラログを利用して３つのドメインの根を決定したのは 宮田隆のグループの研究
(Iwabe et al. 1989)
EF-1α/Tu
EF2/G
Ecocyte Hypothesis = Two Domains Hypothesis Two Domains = Archaea and Bacteria
Eukaryotes arose through endosymbiotic
Partnership between Archaea and Bacteria
最尤法
(maximum likelihood method)
による系統樹の構築elongation factor 1-alpha
のアミノ酸配列を使用(1)
真核生物ヒト
(Homo sapiens gi |4503471
）(2)
古細菌クレンアーキオータ
(Sulfolobus solafatarocus gi|80090675)
ユーリアーキオータ
(Methonococcus maripaludis, gi|73919278) (3)
真正細菌(outgroup
として導入）大腸菌
(Escherichia coli gi|487459962)
アラインメントは
mafft
で作成済みのものを使用(1) MEGA
を起動してmafft
で作成したアラインメントの読み込み(2) MEGA
形式へのデータの変換(3)
モデル選択(1)
最尤法による系統樹の構築(1) MEGA
を起動してmafft
で作成したアラインメントの読み込み(2) MEGA
形式へのデータの変換(3)
モデル選択(1)
最尤法による系統樹の構築aaseq2.aln
mafft で作成された EF-1 α のアラインメント を入力として使用
CLUSTAL format alignment by MAFFT L-INS-i (v7.130b)
gi|4503471|ref| MGKEKTHINIVVIGHVDSGKSTTTGHLIYKCGGIDKRTIEKFEKEAAEMGKGSFKYAWVL gi|800906750|gb M-SQKPHLNLIVIGHIDHGKSTLVGRLLMDRGFIDEKTVKEAEEAAKKLGKESEKFAFLL gi|73919278|sp| MAKEKPILNVAFIGHVDAGKSTTVGRLLLDGGAIDPQLIVRLRKEAEEKGKAGFEFAYVM gi|487459962|re
---gi|4503471|ref| DKLKAERERGITIDISLWKFETSKYYVTIIDAPGHRDFIKNMITGTSQADCAVLIVAAGV gi|800906750|gb DRLKEERERGVTINLTFMRFETKKYFFTIIDAPGHRDFVKNMITGASQADAAILVVSAKK gi|73919278|sp| DGLKEERERGVTIDVAHKKFPTAKYEVTIVDCPGHRDFIKNMITGASQADAAVLVV--NV gi|487459962|re ---ETPKYHVTVIDAPGHRDFIKNMITGTSQADCAILIIAGGT
* ** .*::*.******:******:****.*:*::
gi|4503471|ref| GEFEAGISKNGQTREHALLAYTLGVKQLIVGVNKMDSTEPPYSQKRYEEIVKEV-STYIK gi|800906750|gb GEYEAGMSVEGQTREHIILAKTMGLDQLIVAVNKMDLTDPPYDEKRYKEIVDQV-SKFMR gi|73919278|sp| DDAKSGIQP--QTREHVFLSRTLGITQLAVAINKMDTVN--FSEADYNEMKKMLGDQLLK gi|487459962|re GEFEAGISKDGQTREHALLAYTLGVKQLIVAVNKMDSVK--WDKNRFEEIIKET-SNFVK .: ::*:. ***** :*: *:*: ** *.:**** .. :.: ::*: . . ::
gi|4503471|ref| KIGYNPDTVAFVPISGWNGDNMLEPSANMPWFKGWKVTRKDGNASGTTLLEALDCILPPT gi|800906750|gb SYGFNTNKVRFVPVVAPAGDNITHRSENMKWY---NGPTLEEYLDQLELPP gi|73919278|sp| MVGFNPDNIDFIPVASLLGDNVFKKSENTPWY---NGPTLAQVIDGFQPPE gi|487459962|re KVGYNPKTVPFVPISGWNGDNMIEPSTNCPWYKGWEKETKSGKVTGKTLLEAIDAIEPPT
*:*...: *:*: . ***: . * * *: .* ** : :* : *
MEGA の起動
① 左下のスタートをクリック
②下部ウィンドウに
MEGA
と入力 ③MEGA
のアイコンが出てくる ので、クリックして起動起動画面 左上に注目
メニューバーの File を
クリック
Open A File/Session を選択
ファイル選択のウィンドウが表示される
前ページのファイル選択ウィンドウを拡大したもの
スクロールバーで表示位置を変更しながら ファイルを探して選択
読み込まれたアラインメント が新しいウィンドウ上で
Clustal
形式で表示される(1) MEGA
を起動してmafft
で作成したアラインメントの読み込み(2) MEGA
形式へのデータの変換(3)
モデル選択(1)
最尤法による系統樹の構築アラインメントウィンドウのメニューバーの
Utility
をクリックプルダウンメニューから
Convert to
MEGA Format
を選択新しいウィンドウが開いて
ファイルと形式を確認してくる ので、
OK
をクリックMEGA 形式のデータを保存する ファイル名を聞いてくるので
* の部分を aaseq2 として
aaseq2.meg という名前で保存
変換が正常に終了したことを 示すウィンドウが現れる。
OK をおしてとじる
それまで Clustal 形式だったアラインメントが
MEGA 形式に変換されて表示されている
MEGA
形式のデータが表示される(1) MEGA
を起動してmafft
で作成したアラインメントの読み込み(2) MEGA
形式へのデータの変換(3)
モデル選択(1)
最尤法による系統樹の構築モデルをクリック
プルダウンメニューの
Find Best DNA/Protein Models (ML)
を選択新しく開いたウィンドウから、変換した MEGA 形式のファイルを選択し
Open をクリック
新しいウィンドウが開くので、
Protein Sequences
を選択してOK
をクリックウィンドウの拡大図
モデル選択の確認画面がでてくる
デフォルト設定のままで Compute をクリック
時間がかかるので、計算の途中経過を示すウィンドウが現れる
計算結果の画面が現れる
BIC, AIC, lnL
がモデル選択の基準BIC, AICc
は小さい程よく、lnL
は大きいほど良い。MEGA
ではBIC
でソートされているLG + I
モデルが、このモデルに最適であることが示されている(1) MEGA
を起動してmafft
で作成したアラインメントの読み込み(2) MEGA
形式へのデータの変換(3)
モデル選択(1)
最尤法による系統樹の構築上部の
Phylogeny
をクリック プルダウンメニューからConstruct/Test Maximum Likelihood Tree
を選択現在、
active
になっているaaseq2.meg
について系統樹をつくるのかを 聞いてくるので、Yes
をクリック最尤法の計算設定の画面が現れる 黄色の部分が変更可能
① Phylogeny Test Bootstrap を 100 回
② Substitution Model LG model
③ Rates and Patterns
Has Invariant sites (I)
他はデフォルトで
変更の仕方
変更する項目をクリックすると
右端にボタンが出てくるのでそれを使って変更
Bootstrap
の回数の変更上向き矢印で増加、下向きで減少 今回は
100
になるようにしてください変更の仕方
変更する項目をクリックすると
右端にボタンが出てくるのでそれを使って変更
Bootstrap
の回数の変更上向き矢印で増加、下向きで減少 今回は
100
になるようにしてくださいSubstitution model
は、右端をクリックすると 現れるプルダウンメニューの中から選択Rates and Patterns も同様
設定が完了したら
Compute
をクリック時間がかかるので
途中経過を示すウィンドウ が表示される
計算が終了すると
最尤系統樹に bootstrap support
がマッピングされた図が表示される。
系統樹を Newick format で保存
系統樹ウィンドウのメニューバーから File をクリック
系統樹のウインドウのメニューバーの
File
メニューから、Export Current Tree (Newick)
を選択ファイルネームを
aaseq2.nwk
として、Save
をクリック((gi|4503471|ref|:0.09656983,gi|487459962|re:0.11764039)1.0000:0.31334860, (gi|800906750|gb:0.36944335,gi|73919278|sp|:0.37953026)1.0000:0.05145874);
Newick format でファイルに保存された情報
系統樹のメニューバーの Image をクリック プルダウンメニューから
Save PDF file を選択
先ほど指定したファイル名が残されているので 必要に応じて書き換えて、 Save をクリック
今回は、ファイル名は aaseq2 だけにしておく
aaseq2.PDF というファイル名で、系統樹の 画像ファイルが保存される
gi|4503471|ref|
gi|487459962|re gi|800906750|gb
gi|73919278|sp|
1 0 0
0.1
ヒトとクレンアーキオータがクラスタを形成することを 期待して作成したが、古細菌同士がクラスタを形成
ここが、ヒトと古細菌の根になる
今回の系統樹
大腸菌 （外群）
ヒト
クレンアーキオータ
ユーリアーキオータ
この
解析
の問題点(1)
真核生物、クレンアーキオータ、ユーリアーキオータ、真正細菌を１種ずつで代表させる。
選択したそれぞれの生物に特化した進化の状況が 反映されてしまう。
--- à
もっと種数を増やす(2) Elongation factor 1-alpha/Tu
だけしか使っていない 他のタンパク質についても解析するべき今回のまとめ
アミノ酸にも置換モデルがある
分子系統樹は基本的には無根 (unrooted)
根を導入するには、何らかの根拠から遠い関係に あると考えられる配列を外群（ outgroup ）として
導入する
最尤法の説明については次回
点数