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BIOINFORMÁTICA

Universidade Federal do Tocantins Prof. Dr. Luiz Bertucci ([email protected]) Gurupi 2013 Aulas 9 e 10 – Filogenética Molecular

• (^) a análise de sequências biológicas é baseada em sólidos princípios evolutivos;
• (^) similaridades e diferenças ao longo de sequências relacionadas, reveladas por alinhamento de sequências, muitas vezes são racionalizadas e visualizadas no contexto de árvores filogenéticas;
• (^) para iniciar a discussão sobre filogenética devemos primeiro apresentar alguns conceitos chaves, definidos a seguir.

Introdução

• (^) Filogenética : é o estudo da história evolutiva dos organismos vivos utilizando diagramas do tipo “árvores” para representar as relações de parentesco ;
• (^) os padrões de ramificações das árvores, que representam a divergência evolutiva, são definidos como filogenia ;

Introdução: alguns conceitos

Introdução: alguns conceitos

• (^) a filogenética pode ser estudada de várias formas:
  • usando registros fósseis :
    • dispõem informações morfológicas e de tempo sobre os ancestrais de espécies atuais;
  • estudo limitado, pois nem todas espécies tem registros, desta natureza, disponíveis;
  • pode estar fragmentado e ter sua disponibilidade limitada;
  • conclusões utilizando dados morfológicos muitas vezes são ambíguas.
  • usando dados moleculares : uso de dados moleculares a partir de sequências de DNA ou proteína (“fósseis moleculares”).

Introdução: filogenética molecular

• (^) o campo da filogenética molecular pode ser definida como o estudo das relações evolutivas de genes e outras macromoléculas biológicas pela análise das mutações ao longo das sequências;
• (^) baseado na similaridade das sequências das moléculas, relações evolutivas entre organismos podem ser inferidas.

Árvores filogenéticas: terminologias

• (^) Ramificações : linhas (“ramos”) da árvore;
• (^) Taxon (plural: taxa ): extremos superiores da árvore. Representam as sequências ou espécies atuais;
• (^) Nó interno : ponto de conexão entre ramificações adjacentes. Representa o ancestral imediato dos taxa;
• (^) Raiz ( nó raiz ): nó mais basal da árvore. Representa o ancestral comum a todos os membros (taxa) da árvore.

Árvores filogenéticas: topologias

• (^) Dicotomia: ponto de ramificação com 2 descendentes (bifurcação);
• (^) Politomia: ponto de ramificação com mais que 2 descendentes.

Árvores filogenéticas: topologias

• (^) Árvore não enraizada ( unrooted ) : não se assume o conhecimento de um ancestral comum a todos os membros da árvore, mas somente as posições relativas dos taxa. Desta forma, não se sabe o sentido do caminho evolutivo.
• (^) Árvore enraizada ( rooted ) : os taxa possuem um ancestral comum ou um nó raíz, a partir do qual um único caminho evolutivo leva aos demais nós.

Filogenética molecular: métodos de construção de árvores

Character-based methods ( discrete methods )

• (^) cada caractere em posições específicas dentro das sequências, em um alinhamento múltiplo, são homólogos ao longo das sequências envolvidas;
• (^) assim, o estado do caractere ancestral comum pode ser traçada a partir deste conjunto de dados;
• (^) Maximum Parsimony.

Filogenética molecular: métodos de construção de árvores

Distance-based methods

• (^) caracteres evoluem independentemente (unidades evolutivas individuais);
• (^) método baseado em distância: dissimilaridade entre pares de sequências, calculada a partir do alinhamento múltiplo.
• (^) UPGMA ( Unweigthed Pair Group Method using arithmetic Averages ) e Neighbor-joining.

Filogenética molecular: alguns softwares para análise

• (^) MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis): http://www.megasoftware.net/
• (^) PHYLIP (PHYLogeny Inference Package) http://evolution.genetics.washington.edu/phylip.html
• (^) PAUP (Phylogenetic Analysis Using Parsimony ) http://paup.csit.fsu.edu