Filogenetica Molecolare

STEP:

1- allineare le sequenze e mettere in evidenza le differenze.

Esempio → due sequenze; se c'è * significa che le sequenze coincidono; invece per

indicare che c'è una differenza viene indicata il nucleotide con il numero di posizione.

2-converto i dati in u albero per costruire i percorsi evolutivi.

Costruzione degli alberi:

la struttura dell'albero la possiamo chiamare cladogramma o filogramma. Dal

momento in cui lavoriamo con alberi filogenetici, in realtà lavoriamo con filogrammi,

ovvero con alberi filogenetici con valenza evolutiva. Praticamente più il ramo è lungo,

più ha valenza temporale, nel senso che gli eventi sono lontani tra di loro; più il ramo

è corto, vuol dire che la distanza tra un nodo e l'altro è più breve. La differenza del

cladogramma che mette in relazioni i vari punti però non va a verificare la lunghezza

dei rami (non ha valore temporale).

Nel nostro caso, lavorando con i filogrammi, la lunghezza dei rami a valore

temporale.

Posso andare a delineare un outgroup che mi permette di posizionare una radice

dell'albero. Un outgroup è una sequenza che conosco, che è imparentata alla specie

che io voglio andare ad analizzare. Quindi è in relazione, ma non è così strettamente

imparentata.

Esempio → analizzare le sequenze canine, come ougroup prenderò la sequenza

mitocondriale di un lupo.

Creare una radice all'albero mi serve per dare una valenza temporale all'albero.

Radicale un albero significa che è legato al concetto di tempo → Orologio molecolare

→ è lo strumento che ci permette di calcolare il tempo. È in grado di datare certi

eventi.

Ci sono 2 metodi che prendono in considerazione le sequenze del genoma

mitocondriale e poi si basano o sulla distanza genetica tra le sequenze oppure

direttamente sull'aplotipo. Dalla sequenza avevo registrato diversi aplotipi.

Ci sono diversi criteri che si utilizzano in base agli studi che facciamo. In generale ci

sono dei criteri che sono basati sulle distanze genetiche come queste, in cui vado a

vedere il numero di differenze che ci sono se rispetto la lunghezza complessiva;

quindi sono degli alberi che si basano sui numeri in relazione alla distanza genetica

rispetto ad altri alberi che invece si basano sull'analisi dei caratteri discreti. Questo

vuol dire andare a prendere l'allineamento multiplo e mettere direttamente

l'aplotipo su questi algoritmi che mi permette di mettere in relazione i diversi

aplotipi.

Quello che si usa frequentemente è il sistema della massima parsimonia;

consideriamo gli aplotipi che mi danno un'informazione molto precisa, ciascun

campione è caratterizzato da quel aplotipo, da quell'elenco di varianti mutazionali.

Ho 4 campioni e voglio mettere in relazione che c'è tra i quattro campioni: vedo se 1

è vicino al 2 oppure vedo se 1 è più vicino al 3, perché potrebbe avere delle varianti

mutazionali simili tra di loro.

Questo algoritmo della massima parsimonia va a tenere conto le distanze che ci sono

tra un campione e l'altro e tra le diverse tipologie dell'albero, cioè diverse

combinazioni, va a prendere quello che richiede il minor numero di sostituzioni

possibili per spiegare le differenze. → “vado a cercare l'albero più parsimonioso “

Ci sono dei software che ci aiutano partendo dalle informazioni dei siti dell'aplotipo

mi permette di costruire l'albero più parsimonioso → quello che meglio spiega con

minor differenze possibile le variazioni di sequenza che mette in relazione le diverse

sequenze

poi ci sono dei criteri statistici che mi permette di dare affabilità alla robustezza

dell'albero.

Questo sistema è il Bootstrap che viene utilizzato in bioinformatica.

L'orologio molecolare ci permette di andare a datare i tempi basandosi sul fatto che il

numero di mutazioni che si verificano nel tempo è direttamente proporzionale al

tempo stesso.

La possibilità che ho di accumulare le variazioni dipende dal tempo stesso.

È stato fatto un calcolo in cui il genoma mitocondriale accumula una mutazione ogni

circa 5 mila anni in media. Questo significa che ho la possibilità di andare ad

accumulare le mutazioni ogni circa 5 mila anni. Se vado a considerare la regione

ipervariabile di controllo, il tasso di mutazione è 1 ogni 2 mila anni circa. Se vado poi

ad osservare le distanze che ci sono tra un individuo e l'altro, sapendo che in quel

ramo aumenta la lunghezza, e aumenterà il tempo interposto tra la divergenza

inziale, possono andare a costruire quando è esistito l'antenato comune tra l'uomo e

l'orangotango.

• costruiamo un albero filogenetico

• robustezza dell'albero con il metodo Bootstrap

• datiamo alcuni rami che ci interessano con l'orologio molecolare

Facendo un'analisi di questo tipo su un'intera popolazione mondiale, l'albero che è

uscito fuori, uno dei primi lavori che sono stati fatti per la popolazione mondiale è un

insieme di campioni di popolazioni diverse.

Andando a vedere il risultato, si è visto come la zona con tanti rami lunghi sia quella

temporale. Se andiamo a vedere di che popolazioni sono di questi rami, osserviamo

che i rami lunghi sono di popolazione africane in verde, mentre quelli corti sono,

Europa in blu e Asia. Quindi le popolazioni africane trasferivano in aplogruppi , dando

origine a un aplogruppo più antico, a differenza di popolazioni europee che sono più

recenti.