Automatic selection of representative proteins for bacterial phylogeny.
Automatic selection of representative proteins for bacterial phylogeny.
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DOI：
10.1186/1471-2148-5-34
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发表时间：
2005-05-31
影响因子：
3.4
通讯作者：
Goldberg, D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bern, M;Goldberg, D
尽管GenBank中现在有大约200个完整的细菌基因组，但由于混淆了水平基因转移和其他系统发育的噪音，深层细菌系统发育仍然是一个难题。以前的方法主要依靠生物直觉或人工筛选来选择不太可能水平转移的基因组序列，并且给出了不一致的系统发育图，引导置信度很低。我们描述了一种自动从整个基因组中挑选具有代表性的蛋白质家族作为系统发育特征的算法。一个有代表性的蛋白质家族是这样一个家族，它单独给出了一个与从所有足够保守的蛋白质计算出的距离矩阵很好地一致的生物距离矩阵。然后，我们使用最大似然方法从代表性序列的串联计算系统发育树。我们验证了代表性蛋白质在一些小的系统发育问题上的使用，并得到了公认的答案。然后，我们使用我们的方法来计算一组不同的测序细菌的稳健和良好的系统发育树。该树与最近发表的使用人工精选蛋白质计算的树非常一致，并支持两个提出的高水平分支：一个包含放线菌、德伊诺球菌和蓝藻(“Terra细菌”)，另一个包含植物真菌和衣原体。代表性蛋白质为系统发育性状的选择问题提供了有效的解决方案。
Although there are now about 200 complete bacterial genomes in GenBank, deep bacterial phylogeny remains a difficult problem, due to confounding horizontal gene transfers and other phylogenetic "noise". Previous methods have relied primarily upon biological intuition or manual curation for choosing genomic sequences unlikely to be horizontally transferred, and have given inconsistent phylogenies with poor bootstrap confidence. We describe an algorithm that automatically picks "representative" protein families from entire genomes for use as phylogenetic characters. A representative protein family is one that, taken alone, gives an organismal distance matrix in good agreement with a distance matrix computed from all sufficiently conserved proteins. We then use maximum-likelihood methods to compute phylogenetic trees from a concatenation of representative sequences. We validate the use of representative proteins on a number of small phylogenetic questions with accepted answers. We then use our methodology to compute a robust and well-resolved phylogenetic tree for a diverse set of sequenced bacteria. The tree agrees closely with a recently published tree computed using manually curated proteins, and supports two proposed high-level clades: one containing Actinobacteria, Deinococcus, and Cyanobacteria ("Terrabacteria"), and another containing Planctomycetes and Chlamydiales. Representative proteins provide an effective solution to the problem of selecting phylogenetic characters.
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