Moleculaire fylogenie [2]

Question 1

Fylogenie

Answer 1

de evolutionaire ontwikkeling en ontstaansgeschiedenis van een soort of van een groep. De ontstaansgeschiedenis wordt vaak weergegeven in fylogenetische bomen.

Question 2

Fylogenetische bomen

Answer 2

een theoretische weergave van de evolutie.

Question 3

dendogram

Answer 3

boomtekeningen. Worden gebruikt voor de weergave van evolutie.

Question 4

Belang van moleculaire markers binnen de fylogenie

Answer 4

• Identificatie van ziekte-gerelateerde genen in een familie.
• Eerst werden eiwitten of koolhydraten gebruikt (1ste eiwit elektroforese in 1965).
• Nu DNA-, RNA- of aminozuur-sequenties voor moleculaire fylogenie en fylogenetische bomen.
• In de microbiologie tonen bomen meestal verwantschappen in een populatie van micro-organismen.

Question 5

Fylogenie en clustering

Answer 5

• In moleculaire microbiologie meestal verzameling monsters die incompleet is en waarvan ontstaanstijd bekend is.
• Clusteren op eigenschapen is dan meer verwantschap bepalen dan het bepalen van historische afstamming.

Question 6

Werkwijze fylogenie en clustering

Answer 6

1. Karakteriseert isolaten van een bepaald micro-organisme.
2. Clustering op basis van deze karakterisering.
3. Verwantschap geef je weer in dendrogram = boom-tekening
4. Doel is vaak de bron van infectie of transmissieroute bepalen.

Question 7

Constructie en interpretatie van fylogenetische bomen

Answer 7

Wortel
Tak
Knopen
Gecshakelde takken
Ongeschakelde takken
Gewordtelde (rooted) boom
Unrooted boom
Clade
Lineage

Question 8

Wortel

Answer 8

gezamenlijk voorouder.

Question 9

Tak

Answer 9

weergave genetische afstand

Question 10

Knopen

Answer 10

Operationele taxonomische units (OTU) of Taxa.
Geschaalde takken = taklengte vertegenwoordigt het aantal veranderingen.

Question 11

Geschaalde takken

Answer 11

taklengte vertegenwoordigt het aantal veranderingen.

Question 12

Ongeschaalde takken

Answer 12

taklengte vertegenwoordigt tijd.

Question 13

Geworteld (rooted) bomen

Answer 13

gezamenlijke voorouder en evolutie bekend.

Question 14

‘Unrooted’ boom

Answer 14

alleen relatie tussen taxa, geen gezamenlijke voorouder of evolutie bekend.

Question 15

Clade

Answer 15

een groep die bestaat uit een voorouder en zijn (bekende) nageslacht. Te beschouwen als een grote tak met alle zijtakken. Het ontstaat van varianten in een clade verloopt met bifurcatie.

Question 16

Lineage

Answer 16

een lineage is de lijn van afstamming van een soort of type. Heeft een deel unieke historie en een deel gedeelde historie. Hebben gezamenlijke voorouders.

Question 17

Kloon

Answer 17

per definitie identiek aan de voorouder.

Question 18

Data voor fylogenetische verwantschapsbomen

Answer 18

Alle verwantschapsbomen geven de relatie tussen taxa gebaseerd op de hoogste mate van similariteit.
* Bandprofielen bijv. RFLP, repeat samenstelling -> binaire data.
* DNA en aminozuur sequenties -> niet-binaire data.

Question 19

Hoe bereken je de similariteit?

Answer 19

• Binaire data van maken. Zie je een bandje? 1. Zie je geen bandje? 0.
• DICE coëfficiënt.
  S = (2 x aantal zelfde banden in A en B)/ (aantal banden in A + aantal banden in B).
  Hiermee stel je een similariteitstabel op.

Question 20

UPGMA

Answer 20

Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean.

Question 21

UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean.

Answer 21

Methoden proberen allemaal een evolutie af te leiden, waarbij je met de minst mogelijke veranderingen een andere soort kan krijgen.
i. Zoek telkens de hoogste waarde (de meeste similariteit).
ii. Bereken nu de gemiddelde similariteit tussen (A en B) en de andere OTUs. (A en B) vs C: (0,001 + 0,071)/2 = 0,036.
iii. Bereken nu de gemiddelde similariteit tussen (D en E) en (A en B) en tussen (D en E) en C. Similariteit tussen (D en E) en C = 0,250.
iv. Bereken nu de gemiddelde similariteit tussen (C en (D en E)) en (A-B)Similariteit tussen (C en (D en E)) en (A-B) = 0,052

UPGMA is een veelgebruikt methode om bomen te maken en is gebaseerd op gemiddelde paarsgewijze similariteit van OTU’s en groepen van OTU’s.

Question 22

Multiple alignment

Answer 22

lijn waarbij je de meeste overeenkomst hebt.

Question 23

DNA sequenties voor het maken van bomen:

Answer 23

1. Sequenties van ongelijke lengte -> eerst multiple alignment uitvoeren.
2. Clustering uitvoeren.
3. Betrouwbaarheid testen met bootstrapping:
   * 100x dezelfde analyse uitvoeren -> hoe vaak dezelfde vertakking.

Question 24

Betrouwbaarheid in aftakkingen in een boom

Answer 24

bootstrapping

Question 25

Bootstrappen

Answer 25

wordt gebruikt om de betrouwbaarheid van sequentie-gebaseerde verwantschapsbomen te bepalen.

Question 26

Bootstrappen = wordt gebruikt om de betrouwbaarheid van sequentie-gebaseerde verwantschapsbomen te bepalen.

Answer 26

1. Multiple alignment van A t/m D (I.C. elk 10 basen lang).
2. Alignmentblokken reshuffelen en opnieuw een boom maken.

Methode:
1. Maak eerst een multiple alignment van sequenties.
2. Reshuffle dan alignmentblokken en maak een nieuwe boom.
3. Doe dit 100-1000 keer en tel hoe vaak een vertakking teruggevonden wordt.
4. Hoe hoger de bootstrapwaarde des te betrouwbaarder de vertakking -> >80 wordt als betrouwbaar beschouwd.

Question 27

constructie en interpretatie van een minimum spanning tree

Answer 27

Netwerk bomen, duidelijkere weergave van micro-evolutie. De cirkels zijn de taxa, soorten of typen. Hoe grote de cirkel des te meer de individuen van dat soort. In de moleculaire biologie zijn de cirkels de moleculaire types.

Question 28

Fylogenetische bomen of stambomen:

Answer 28

• Methode om evolutie van een organisme weer te geven.
• Gebruikt voor de mens, dieren en bacteriën.
• Voor mirco-organismen vaak gebruikt bij uitbraakstudie, dan is het eigenlijk een verwantschapsboom.
• Dendrogrammen zijn grafische weergaves van een hypothetische evolutionaire ontwikkeling of hypothetische verwantschap.