T-REX (веб-сервер)
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Октябрь 2012 г. ) |
T-REX (Реконструкция дерева и ретикулограммы) [1] [2] — это свободно доступный веб-сервер , разработанный на факультете компьютерных наук Университета Квебека в Монреале и предназначенный для вывода, проверки и визуализации филогенетических деревьев и филогенетических сетей . Веб-сервер T-REX [1] [2] позволяет пользователям выполнять несколько популярных методов филогенетического анализа, а также некоторые новые филогенетические приложения для вывода, рисования и проверки филогенетических деревьев и сетей.
Филогенетический вывод
[ редактировать ]Доступны следующие методы вывода и проверки филогенетических деревьев с использованием расстояний: объединение соседей (NJ), крупномасштабное объединение соседей NINJA , BioNJ , UNJ, ADDTREE, MW, FITCH и реконструкция кругового порядка. Для максимальной экономии: DNAPARS, PROTPARS, PARS и DOLLOP, все из пакета PHYLIP , а для максимальной правдоподобия: PhyML, [3] РАксМЛ, [4] DNAML, DNAMLK, PROML и PROMLK, четыре последних метода из пакета PHYLIP Доступны .
Рисунок дерева
[ редактировать ]Доступны иерархические вертикальные, горизонтальные, радиальные и осевые типы рисования деревьев.
Входные данные могут быть в трех следующих форматах: формат Newick , формат PHYLIP и формат FASTA . Все графические результаты, предоставляемые сервером T-REX, можно сохранить в формате SVG (масштабируемая векторная графика), а затем открыть и изменить (например, подготовить для публикации или презентации) в предпочитаемом пользователем графическом редакторе.
Деревянное здание
[ редактировать ]Разработано приложение для построения филогенетических деревьев с возможностью сохранения их в формате Ньюика .
Вывод дерева из неполных матриц
[ редактировать ]Доступны следующие методы реконструкции филогенетических деревьев из матрицы расстояний, содержащей пропущенные значения, т.е. неполные матрицы: метод треугольников Геноша и Леклера (2001), ультраметрическая процедура оценки недостающих значений Ландри, Лапойнта и Кирша (1996). Нью-Джерси, Аддитивная процедура оценки недостающих значений Ландри, Лапоинта и Кирша (1996), за которой следует Нью-Джерси, и модифицированный взвешенный метод наименьших квадратов (MW*) Макаренкова и Лапойнта (2004). Метод MW* присваивает вес 1 существующим записям, вес 0,5 предполагаемым записям и вес 0, когда оценка записи была невозможна. Моделирование, описанное в (Макаренков и Лапоинт, 2004), показало, что метод MW* явно превосходит по эффективности процедуры треугольников, ультраметрических и аддитивных методов.
Обнаружение горизонтального переноса генов
[ редактировать ]Полные и частичные методы обнаружения и проверки горизонтального переноса генов включены в сервер T-REX. Программа HGT-Detection [5] Целью является определение оптимального, т.е. минимального по затратам, сценария горизонтального переноса генов, продолжая при этом постепенное согласование данных видов и генных деревьев.
Вывод ретикулограммы
[ редактировать ]Ретикулограмма, т.е. программа реконструкции сетчатой сети, сначала строит поддерживающее филогенетическое дерево, используя один из существующих методов вывода дерева. После этого на каждом этапе алгоритма к дереву (или сети, начиная с шага 2) добавляется ветвь сетки, которая минимизирует целевую функцию наименьших квадратов или взвешенную целевую функцию наименьших квадратов. [6] Два статистических критерия, Q1 и Q2, были предложены для измерения выигрыша в подгонке, обеспечиваемого каждой ветвью ретикуляции.
Версия T-REX с веб-сервером также обеспечивает возможность вывода поддерживающего дерева из одной матрицы расстояний, а затем добавления ветвей сетки с использованием другой матрицы расстояний. Такой алгоритм может быть полезен для изображения морфологического или генетического сходства между данными видами или для идентификации событий HGT, используя первую матрицу расстояний для построения дерева видов и вторую матрицу (содержащую расстояния, связанные с генами) для вывода о ветвях ретикуляции, представляющих предполагаемые виды. горизонтальный перенос генов [6] . [7]
Выравнивание последовательности
[ редактировать ]MAFFT , MUSCLE (программное обеспечение для выравнивания) и ClustalW , которые являются одними из наиболее широко используемых инструментов множественного выравнивания последовательностей , доступны с опциями медленного и быстрого попарного выравнивания.
Модели замещения (преобразование последовательности в расстояние)
[ редактировать ]В T-REX были включены следующие популярные модели замещения эволюции ДНК и аминокислот, позволяющие оценивать эволюционные расстояния на основе данных о последовательностях: Нескорректированное расстояние, Джукс-Кантор (Jukes and Cantor 1969), K80 – 2 параметра (Кимура 1980). , T92 (Тамура 1992), Тадзима-Ней (Тадзима и Ней 1984), Джин-Ней гамма (Джин и Ней 1990), белок Кимура (Кимура 1983), LogDet (Локхарт и др. 1994), F84 (Фельзенштейн 1981), WAG (Уилан и Голдман, 2001 г.), JTT (Джонс и др., 1992 г.) и LG (Ле и Гаскуэль, 2008 г.).
Топологическое расстояние Робинсона и Фулдса
[ редактировать ]Эта программа вычисляет топологическое расстояние метрики Робинсона-Фолдса (RF) (Робинсон и Фулдс, 1981), которое является популярной мерой сходства деревьев, между первым деревом и всеми последующими деревьями, указанными пользователем. Деревья могут быть предоставлены в формате матрицы Ньюика или матрицы расстояний. Оптимальный алгоритм, описанный в (Макаренков и Леклерк, 2000), используется для вычисления метрики RF.
Преобразование Ньюика в матрицу
[ редактировать ]Преобразование формата Ньюика в матрицу расстояний и матрицу расстояний в формат Ньюика. Собственное приложение позволяет пользователю конвертировать филогенетическое дерево из формата Ньюика в формат матрицы расстояний и наоборот.
Генератор случайных деревьев
[ редактировать ]Это приложение генерирует k случайных филогенетических деревьев с n листьями, т.е. видами или таксонами, и средней длиной ветвей l , используя процедуру генерации случайных деревьев, описанную Кунером и Фельзенштейном (1994): [8] где переменные k , n и l определяются пользователем. Длины ветвей деревьев подчиняются экспоненциальному распределению. Длины ветвей умножаются на 1+ ax , где переменная x получается из экспоненциального распределения (P( x > k ) = exp(- k )), а константа a является настроечным коэффициентом, учитывающим интенсивность отклонения (как описано Guindon и Gascuel (2002), [9] значение a было установлено равным 0,8). Случайные деревья, сгенерированные этой процедурой, имеют глубину O(log ( n )).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Бок А, Диалло Альфа Б, Макаренков В (июнь 2012 г.). «T-REX: веб-сервер для вывода, проверки и визуализации филогенетических деревьев и сетей» . Нуклеиновые кислоты Рез . 40 (проблема с веб-сервером): W573–W579. дои : 10.1093/nar/gks485 . ПМК 3394261 . ПМИД 22675075 .
- ^ Jump up to: а б Макаренков В (июль 2001 г.). «T-REX: Реконструкция и визуализация филогенетических деревьев и ретикуляционных сетей» . Биоинформатика . 17 (7): 664–668. дои : 10.1093/биоинформатика/17.7.664 . ПМИД 11448889 .
- ^ Гуиндон С., Дельсук Ф., Дюфайард Дж. Ф., Гаскюэль О (2009). Оценка филогении максимального правдоподобия с помощью PhyML . Методы молекулярной биологии. Том. 537. Хумана Пресс. стр. 113–137. CiteSeerX 10.1.1.464.7907 . дои : 10.1007/978-1-59745-251-9_6 . ISBN 978-1-58829-910-9 . ПМИД 19378142 . S2CID 8438167 .
- ^ Стаматакис А. (август 2006 г.). «RAxML-VI-HPC: филогенетический анализ на основе максимального правдоподобия с тысячами таксонов и смешанными моделями» . Биоинформатика . 22 (21): 2688–2690. doi : 10.1093/биоинформатика/btl446 . ПМИД 16928733 .
- ^ Бок А., Филипп Х., Макаренков В. (январь 2010 г.). «Вывод и проверка событий горизонтального переноса генов с использованием различия двух частей» . Сист. Биол . 59 (2): 195–211. дои : 10.1093/sysbio/syp103 . ПМИД 20525630 .
- ^ Jump up to: а б Лежандр П., Макаренков В. (апрель 2002 г.). «Реконструкция биогеографических и эволюционных сетей с помощью ретикулограмм» . Сист. Биол . 51 (2): 199–216. дои : 10.1080/10635150252899725 . ПМИД 12028728 .
- ^ Макаренков В, Лежандр П (2004). «От филогенетического дерева к сетчатой сети». Дж. Компьютер. Биол . 11 (1): 195–212. дои : 10.1089/106652704773416966 . ПМИД 15072696 .
- ^ Кунер М.К., Фельзенштейн Дж. (май 1994 г.). «Сравнение моделирования алгоритмов филогении при равных и неравных скоростях эволюции» . Мол Биол Эвол . 11 (3): 459–468. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040126 . ПМИД 8015439 .
- ^ Гуиндон С., Гаскуэль О (апрель 2002 г.). «Эффективная смещенная оценка эволюционных расстояний, когда скорость замещения различается в зависимости от сайта» . Мол Биол Эвол . 19 (4): 534–43. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a004109 . ПМИД 11919295 .