Topiary: Pruning the manual labor from ancestral sequence reconstruction
Topiary: Pruning the manual labor from ancestral sequence reconstruction
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修剪：修剪祖先序列重建中的体力劳动
DOI：
10.1002/pro.4551
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
8
通讯作者：
Harms, Michael J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Orlandi, Kona N.;Phillips, Sophia R.;Sailer, Zachary R.;Harman, Joseph L.;Harms, Michael J.
祖先序列重建(ASR)是研究蛋白质进化的有力工具，从而深入了解蛋白质序列、结构和功能之间的关系。广泛使用它的一个主要障碍是任务的复杂性：它需要多个软件包、复杂的文件操作和专业的系统发育知识。在这里，我们介绍一种旨在克服这一障碍的软件流水线。要使用TOBARY，用户需要准备一个包含几个序列的电子表格。然后：(1)推断ASR研究的分类范围，并通过BLAST找到相关序列；(2)进行分类知情的序列质量控制和冗余减少；(3)构建多序列比对；(4)生成最大似然基因树；(5)使基因树与物种树一致；(6)重建祖先氨基酸序列；以及(7)确定分支支持。管道返回带注释的进化树、带有序列的电子表格和祖先质量的图形摘要。这是通过将现代系统发育软件(Musle5、RAxML-NG、GeneRax和PastML)与在线数据库(NCBI和Open Tree of Life)相结合来实现的。在这篇文章中，我们向非专家读者介绍了ASR所需的步骤，描述了为移植所做的具体设计选择，为用户提供了详细的方案，然后使用从广泛的蛋白质家族收集的数据集来验证管道。可免费下载：https://github.com/harmslab/topiary.
Ancestral sequence reconstruction (ASR) is a powerful tool to study the evolution of proteins and thus gain deep insight into the relationships among protein sequence, structure, and function. A major barrier to its broad use is the complexity of the task: it requires multiple software packages, complex file manipulations, and expert phylogenetic knowledge. Here we introducetopiary, a software pipeline that aims to overcome this barrier. To use topiary, users prepare a spreadsheet with a handful of sequences. Topiary then: (1) Infers the taxonomic scope for the ASR study and finds relevant sequences by BLAST; (2) Does taxonomically informed sequence quality control and redundancy reduction; (3) Constructs a multiple sequence alignment; (4) Generates a maximum‐likelihood gene tree; (5) Reconciles the gene tree to the species tree; (6) Reconstructs ancestral amino acid sequences; and (7) Determines branch supports. The pipeline returns annotated evolutionary trees, spreadsheets with sequences, and graphical summaries of ancestor quality. This is achieved by integrating modern phylogenetics software (Muscle5, RAxML‐NG, GeneRax, and PastML) with online databases (NCBI and the Open Tree of Life). In this paper, we introduce non‐expert readers to the steps required for ASR, describe the specific design choices made intopiary, provide a detailed protocol for users, and then validate the pipeline using datasets from a broad collection of protein families. Topiary is freely available for download: https://github.com/harmslab/topiary.
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