BÀI GIẢNG TIN SINH HỌC - PHEP PHAN TICH CAY PHAT SINH LOAI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CN THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT HỆ ĐẠI HỌC Chương Phép phân tích hệ thống phát sinh loài (Phylogeny Analysis) ThS Nguyễn Thành Luân luannt@cntp.edu.vn Các ứng dụng thực tiễn Bioinformatics Bioinformatics Bioinformatics Câu hỏi Tại ngày tồn động vật có cấu tạo phức tạp động vật có xương sống bên cạnh động vật nguyên sinh có cấu tạo đơn giản? Bioinformatics Tìm hiểu quan hệ lồi Bioinformatics CÂY PHÁT SINH LỒI LÀ GÌ?  Miêu tả lịch sử tiến hóa nhóm lồi với đặc tính khác có mối quan hệ họ hàng với hình thành từ tổ tiên khứ PHYLOGENETIC TREE Bioinformatics Cây phát sinh loài (Phylogeny)  Cây phát sinh loài ‘kể lại’các thời điểm ‘lâu đời nhất’ mối quan hệ loài từ tổ tiên chung   Biểu tổ tiên chung cho tất loài/gene phát sinh Các lồi gần nhau, có khoảng cách từ gốc đến sát họ hàng ‘gần’ thời điểm khứ Bioinformatics Ý nghĩa phát sinh loài  Phản ánh   Mức độ quan hệ nhóm lồi sinh vật Q trình tiến hố nhóm sinh vật từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp  Bioinformatics Biết số lượng nhóm sinh vật khảo sát Tác phẩm “Nguồn gốc loài”  Tác giả: Charles Darwin  Xuất năm 1859  Giới thiệu giả thuyết loài tiến hóa kết q trình chọn lọc tự nhiên  Quyển sách gây tranh cãi mâu thuẫn với niềm tin tôn giáo Bioinformatics 10 Các mặt hạn chế phát sinh lồi   Khơng hồn tồn mơ tả xác lịch sử tiến hóa loài Các vấn đề việc dựa vào phân tích loại đơn lẻ tính trạng biểu gen & protein  Thường khác biệt với loài so sánh dựa liệu khác biệt nghiên cứu Bioinformatics Các hạn chế phát sinh  Dữ liệu đầu phân tích quan hệ lồi phép ước lượng biểu phát sinh loài (phylogenetic characteristic) VD: phát sinh loài tiểu phần gen Haemoglobin) khơng phải phát sinh lồi phân loại Haemoglobin lồi từ đặc tính khảo sát => gen định quan hệ lồi Bioinformatics Các hạn chế  Khi lồi tuyệt chủng có phát sinh lồi, chúng đại diện cho nhánh cuối không liên quan chúng khơng giống tổ tiên trực tiếp lồi cịn tồn chưa chứng minh  Theo quan điểm chủ nghĩa hồi nghi, lồi tuyệt chủng phân tích trình tự hồn tồn phần khó xác thật đoạn DNA cổ đại hữu ích bảo quản 100,000 năm Bioinformatics Luận điểm Louisiana vs Schmidt   Nha sĩ truyền bệnh HIV/AIDS cho bệnh nhân nhổ Lần lịch sử ngành nghiên cứu tiến hóa ứng dụng việc xác định tội phạm xét xử  Xác định phụ nữ mang thai mang virus HIV+ biểu đồ tuần hoàn máu sau mang thai   Bioinformatics Chồng cô kiểm tra HIV âm tính Người phu nữ khẳng định ta khơng có thói quen “bừa bãi sinh hoạt” Luận điểm Louisiana vs Schmidt  Cô ta khẳng định nguồn lây truyền chất tiêm “Vitamin K” đưa bạn trai cũ  Chia tay không êm thắm Bạn trai cũ giận, chia tay với viếng thăm gọi không mong muốn  Bạn trai cũ nha sĩ, có bệnh nhân HIV mà anh lấy mẫu máu Bioinformatics Luận điểm Louisiana vs Schmidt   Bạn trai cũ chích cho mũi nghi ngờ “Vitamin K‟ Dựa vào chiều dài thời gian từ tiêm tỷ lệ phát triển nhanh đột biến di truyền virus HIV/AIDS, theo nguồn liệu AIDS người phụ nữ trở thành ngành nghiên cứu phân tích phát sinh lồi Bioinformatics Luận điểm Louisiana vs Schmidt Câu hỏi: Có phải dịng HIV từ người phụ nữ có phải có mối liên quan với dịng HIV lấy từ máu bệnh nhân nha sĩ? Bioinformatics Giả thiết giả thiết đưa -Người phụ nữ thẳng -Người phụ nữ gian dối Bioinformatics Chứng minh giả thiết  Chiết DNA, phóng đại DNA PCR giải mã trình tự từ nhóm gen riêng biệt như: –Người phụ nữ –Virus HIV người nha sĩ –Từ bệnh nhân có mang HIV+ –Các dịng AIDS từ phân bố phân loại lồi có liên hệ gần Lafayette   Sắp xếp tất trình tự Phân tích phát sinh lồi Bioinformatics Chứng minh giả thiết dựa phát sinh loài Bioinformatics Các ứng dụng khác Bioinformatics Các tài liệu tham khảo thêm  Cây phát sinh lồi khơng rõ nguồn gốc biểu mối quan hệ trình tự aa F rubripes IL-6 cho toàn chiều dài phân tử với nhóm IL-6 biết trình tự thành viên họ IL  Cây phát sinh loài xây dựng dựa mối quan hệ láng giềng (neighbour-joining) Bioinformatics Sự tiến hóa tương lai??? Bioinformatics 66 Các kiến thức cần nhớ      Bioinformatics Định nghĩa phát sinh loài Ý nghĩa cấy phát sinh loài Các dạng đột biến phát sinh Các phương pháp xây dựng phát sinh loài Các ứng dụng phát sinh loài KẾT THÚC CHƯƠNG IV Bioinformatics ... Ý nghĩa phát sinh loài  Phản ánh   Mức độ quan hệ nhóm lồi sinh vật Q trình tiến hố nhóm sinh vật từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp  Bioinformatics Biết số lượng nhóm sinh vật khảo... xây dựng phát sinh lồi dựa trình tự, suy có tỷ lệ đột biến chọn phát sinh lồi thích hợp Bioinformatics Ví dụ •Xây dựng phát sinh loài dạng Parsimony cách vẽ trường hợp có phát sinh lồi đó: •4... Bioinformatics Các dạng phát sinh loài biết rõ nguồn gốc (Rooted tree) Cây phát sinh sơ đồ phân ly (Cladograms) biểu tất tỷ lệ quan hệ loài ngang mức độ quan hệ họ hàng Cây phát sinh nhánh tiến hóa (phylograms)