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T-REX (servidor web)

T-REX (Reconstrucción de Árboles y Reticulogramas) [ 1 ] [ 2 ] es un servidor web de libre acceso , desarrollado en el departamento de Ciencias de la Computación de la Universit...

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T-REX (Reconstrucción de Árboles y Reticulogramas) [ 1 ] [ 2 ] es un servidor web de libre acceso , desarrollado en el departamento de Ciencias de la Computación de la Université du Québec à Montréal , dedicado a la inferencia, validación y visualización de árboles y redes filogenéticas . El servidor web T-REX [ 1 ] [ 2 ] permite a los usuarios realizar varios métodos populares de análisis filogenético, así como algunas aplicaciones filogenéticas nuevas para inferir, dibujar y validar árboles y redes filogenéticas.

Inferencia filogenética

Los siguientes métodos para inferir y validar árboles filogenéticos usando distancias están disponibles: Neighbor joining (NJ), NINJA large-scale Neighbor Joining , BioNJ , UNJ, ADDTREE, MW, FITCH y reconstrucción de orden circular. Para la máxima parsimonia: DNAPARS, PROTPARS, PARS y DOLLOP, todos ellos del paquete PHYLIP , y para la máxima verosimilitud: PhyML, [ 3 ] RAxML, [ 4 ] DNAML, DNAMLK, PROML y PROMLK, los cuatro últimos métodos son del paquete PHYLIP , están disponibles.

Dibujo de un árbol

Se encuentran disponibles diferentes tipos de dibujo de árboles: vertical, horizontal, radial y axial.

Los datos de entrada pueden estar en los tres formatos siguientes: Newick , PHYLIP y FASTA . Todos los resultados gráficos proporcionados por el servidor T-REX se pueden guardar en formato SVG (Scalable Vector Graphics) y, posteriormente, abrir y modificar (por ejemplo, para prepararlos para una publicación o presentación) en el editor gráfico preferido del usuario.

Construcción de árboles

Una aplicación desarrollada para dibujar árboles filogenéticos que permite guardarlos en formato Newick .

Inferencia de árboles a partir de matrices incompletas

Para reconstruir árboles filogenéticos a partir de una matriz de distancias con valores faltantes (es decir, matrices incompletas), se dispone de los siguientes métodos: el método de triángulos de Guénoche y Leclerc (2001), el procedimiento ultramétrico para la estimación de valores faltantes de Landry, Lapointe y Kirsch (1996) seguido de NJ, el procedimiento aditivo para la estimación de valores faltantes de Landry, Lapointe y Kirsch (1996) seguido de NJ, y el método de mínimos cuadrados ponderados modificados (MW*) de Makarenkov y Lapointe (2004). El método MW* asigna un peso de 1 a las entradas existentes, un peso de 0,5 a las entradas estimadas y un peso de 0 cuando la estimación de la entrada fue imposible. Las simulaciones descritas en (Makarenkov y Lapointe 2004) demostraron que el método MW* supera claramente a los procedimientos de triángulos, ultramétrico y aditivo.

detección de transferencia horizontal de genes

El servidor T-REX incluye métodos completos y parciales para la detección y validación de transferencias horizontales de genes . El programa HGT-Detection [ 5 ] tiene como objetivo determinar un escenario óptimo, es decir, de coste mínimo, para las transferencias horizontales de genes, mediante una reconciliación gradual de los árboles filogenéticos de especies y genes.

Inferencia de reticulograma

El reticulograma, es decir, el programa de reconstrucción de redes reticuladas, primero construye un árbol filogenético de soporte utilizando uno de los métodos de inferencia de árboles existentes. A continuación, en cada paso del algoritmo, se añade al árbol (o red, a partir del paso 2) una rama de reticulación que minimiza la función objetivo de mínimos cuadrados o de mínimos cuadrados ponderados. [ 6 ] Se han propuesto dos criterios estadísticos, Q1 y Q2, para medir la mejora en el ajuste que proporciona cada rama de reticulación.

La versión del servidor web de T-REX también ofrece la posibilidad de inferir el árbol de soporte a partir de una matriz de distancias y luego agregar ramas de reticulación utilizando otra matriz de distancias. Este algoritmo puede ser útil para representar similitudes morfológicas o genéticas entre especies dadas o para identificar eventos de HGT utilizando la primera matriz de distancias para inferir el árbol de especies y la segunda matriz (que contiene las distancias relacionadas con los genes) para inferir las ramas de reticulación que representan supuestas transferencias horizontales de genes [ 6 ] . [ 7 ]

Alineación de secuencias

MAFFT , MUSCLE (software de alineación) y ClustalW , que se encuentran entre las herramientas de alineación de secuencias múltiples más utilizadas , están disponibles con opciones de alineación por pares lentas y rápidas.

Modelos de sustitución (transformación de secuencia a distancia)

Los siguientes modelos populares de sustitución de la evolución del ADN y los aminoácidos, que permiten estimar las distancias evolutivas a partir de datos de secuencia, se han incluido en T-REX: Distancia no corregida, Jukes-Cantor (Jukes y Cantor 1969), K80 – 2 parámetros (Kimura 1980), T92 (Tamura 1992), Tajima-Nei (Tajima y Nei 1984), Jin-Nei gamma (Jin y Nei 1990), proteína de Kimura (Kimura 1983), LogDet (Lockhart et al. 1994), F84 (Felsenstein 1981), WAG (Whelan y Goldman 2001), JTT (Jones et al. 1992) y LG (Le y Gascuel 2008).

Distancia topológica de Robinson y Foulds

Este programa calcula la distancia topológica de la métrica de Robinson-Foulds (RF) (Robinson y Foulds, 1981), una medida popular de la similitud entre árboles, entre el primer árbol y todos los árboles siguientes especificados por el usuario. Los árboles pueden proporcionarse en formato Newick o matriz de distancias. Se utiliza un algoritmo óptimo descrito en (Makarenkov y Leclerc, 2000) para calcular la métrica RF.

Conversión de Newick a Matrix

Conversión de formato Newick a matriz de distancias y viceversa. Una aplicación propia permite al usuario convertir un árbol filogenético del formato Newick al formato de matriz de distancias y viceversa.

generador de árbol aleatorio

Esta aplicación genera k árboles filogenéticos aleatorios con n hojas, es decir, especies o taxones, y una longitud de rama promedio l utilizando el procedimiento de generación de árboles aleatorios descrito por Kuhner y Felsenstein (1994), [ 8 ] donde las variables k , n y l son definidas por el usuario. Las longitudes de las ramas de los árboles siguen una distribución exponencial . Las longitudes de las ramas se multiplican por 1+ ax , donde la variable x se obtiene de una distribución exponencial (P( x > k ) = exp(- k )), y la constante a es un factor de ajuste que tiene en cuenta la intensidad de la desviación (como se describe en Guindon y Gascuel (2002), [ 9 ] el valor de a se estableció en 0,8). Los árboles aleatorios generados por este procedimiento tienen una profundidad de O(log ( n )).

Referencias

  1. 1 2 Boc A, Diallo Alpha B, Makarenkov V (junio de 2012). "T-REX: un servidor web para inferir, validar y visualizar árboles y redes filogenéticas" . Nucleic Acids Res . 40 (número especial de servidores web): W573– W579 . doi : 10.1093/nar/gks485 . PMC 3394261. PMID 22675075 .  
  2. 1 2 Makarenkov V (julio de 2001). "T-REX: Reconstrucción y visualización de árboles filogenéticos y redes de reticulación" . Bioinformática . 17 (7): 664– 668. doi : 10.1093/bioinformatics/17.7.664 . PMID 11448889 . 
  3. ↑ Guindon S, Delsuc F, Dufayard JF, Gascuel O (2009). "Estimación de filogenias de máxima verosimilitud con PhyML". Bioinformática para el análisis de secuencias de ADN . Métodos en biología molecular. Vol. 537. Humana Press. pp. 113–137 . CiteSeerX 10.1.1.464.7907 . doi : 10.1007/978-1-59745-251-9_6 . ISBN    978-1-58829-910-9. PMID 19378142 . S2CID 8438167 .  
  4. ↑ Stamatakis A. (agosto de 2006). "RAxML-VI-HPC: análisis filogenéticos basados ​​en máxima verosimilitud con miles de taxones y modelos mixtos" . Bioinformatics . 22 (21): 2688– 2690. doi : 10.1093/bioinformatics/btl446 . PMID 16928733 . 
  5. ↑ Boc A, Philippe H, Makarenkov V (enero de 2010). "Inferencia y validación de eventos de transferencia horizontal de genes mediante la disimilitud de bipartición" . Syst. Biol . 59 (2): 195–211 . doi : 10.1093/sysbio/syp103 . PMID 20525630 . 
  6. 1 2 Legendre P, Makarenkov V (abril de 2002). "Reconstrucción de redes biogeográficas y evolutivas mediante reticulogramas" . Syst. Biol . 51 (2): 199– 216. doi : 10.1080/10635150252899725 . PMID 12028728 . 
  7. ↑ Makarenkov V, Legendre P (2004). "De un árbol filogenético a una red reticulada". J. Comput. Biol . 11 (1): 195– 212. doi : 10.1089/106652704773416966 . PMID 15072696 . 
  8. ↑ Kuhner MK, Felsenstein J (mayo de 1994). "Una comparación de simulación de algoritmos filogenéticos bajo tasas evolutivas iguales y desiguales" . Mol Biol Evol . 11 (3): 459–468 . doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040126 . PMID 8015439 . 
  9. ↑ Guindon S, Gascuel O (abril de 2002). "Estimación sesgada eficiente de distancias evolutivas cuando las tasas de sustitución varían entre sitios" . Mol Biol Evol . 19 (4): 534–43 . doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a004109 . PMID 11919295 . 
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