Atelier Phylogénomique Arbre espèces

From silico.biotoul.fr

Current revision as of 14:49, 8 December 2022

Liens

• retour à Atelier Phylogénomique

Introduction

Support de cours : supports

Nous allons utiliser un sous ensemble de gènes concervés chez Prochlorococcus et Synechococcus pour expérimenter les différentes méthodes de reconstruction phylogénomiques. Nous nous initierons à la comparaison d’arbres.

Extraction des séquences nucléotidiques des gènes orthologues

Créer un fichier avec toutes les séquences nucléotidiques (cds):

Si le répertoire n'existe pas déjà, le créer.

mkdir -p ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/DNA
cat ~/work/Prochlorococcus/prokka/Aaa*/Aaa*.ffn ~/work/Synechococcus/prokka/Aaa*/Aaa*.ffn > ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/DNA/combined_dna.ffn
 
grep -c '>' ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/DNA/combined_dna.ffn

Extraire les groupes de gènes orthologues

Exemple de la création d'un script et lancement du job avec sbatch

mkdir -p ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/DNA

Créer le fichier suivant commande.sh.

#!/usr/bin/bash
~/work/scripts/extract_sequences_from_matchtable.pl --fasta ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/DNA/combined_dna.ffn --matchtable ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/panoct/results/matchtable.txt --outdir ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/DNA --quorum 16

sbatch commande.sh

Vérifier que les fichiers contiennent au moins 16 séquences:

grep -c '>' ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/DNA/*fas

Question 5.1:
A quoi correspond ce quorum. Pourquoi utiliser un seuil de 16? 
Combien de fichiers avez-vous obtenus?
Est-ce pertinent dans les situations où vous avez un grand nombre de souches?
Et quand les espèces étudiées sont très éloignées phylogénétiquement parlant ?

Transformation en alignement multiples des séquences ADN des gènes

Le script aa_to_dna_aln.pl prend en entrée un fichier fasta contenant des séquences d'ADN. Il traduit des séquences, réalise un alignement multiple avec muscle et retraduit en ADN cet alignement multiple (merci BioPerl).

mkdir ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment

Attention à faire un script et le lancer en sbatch ou en srun --pty bash

 ~/work/scripts/aa_to_dna_aln.pl -dna ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/DNA/OG_1471.fas --outdir ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment

La traduction en peptides ajoute un '*' à la fin des séquences. Vous pouvez ignorer le message:

*** WARNING *** Invalid character '*' in FASTA sequence data, ignored

En sortie:

pep_OG_1471.fas       peptides
ali_pep_OG_1471.fas   alignement des peptides
ali_dna_OG_1471.fas   alignement des nucléotides

Le programme suivant réalise le traitement pour un sous ensemble de sample fichiers tirés au hasard.

Il soumet sur le cluster donc, merci de vous remettre sur genologin pour lancer la commande ci-dessous.

Pour monitorer vos jobs : squeue -u $USER

~/work/scripts/aa_to_dna_aln_loop.pl --directory ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/DNA --outdir ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment --sample 100

Comptez les nombre d'alignements obtenus.

Question 5.2:
Quelle est la raison de passer par un alignement des peptides pour obtenir l'alignement en nucléotides?
Pour quelle raison allons nous travailler sur un sous ensemble d'alignements? 
Est-il pertinent de réaliser un échantillonnage des alignements par tirage aléatoire? Quelles autres approches pouvez-vous envisager?
Serait-il pertinent de réaliser plusieurs tirages? Quel usage pourriez-vous en faire?

MSK

Evaluation des alignements avec t_coffee

• Transitive-Consistency-Score

TCS is an alignment evaluation score that makes it possible to identify the most correct positions in an MSA. It has been shown that these positions are the most likely to be structuraly correct and also the most informative when estimating phylogenetic trees. The TCS evaluation and filtering procedure can be used to evaluate and filter any MSA.

sample_seq1.score_ascii displays the score of the MSA, the sequences and the residues.
sample_seq1.score_html displays a colored version score of the MSA, the sequences and the residues.

TCS allows you to filter out from your alignment regions that appears unreliable according to the consistency score; the filtering can be made at the residue level or the column level:

sample_seq1.tcs_residue_filter3 All residues with a TCS score lower than 3 are filtered out
sample_seq1.tcs_column_filter3 All columns with a TCS score lower than 3 are filtered out

original_alignments=~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment/
for i in $original_alignments/ali_dna_OG_*.fas 
do 
  ip=$(basename $i .aln)     
  outfile="~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment/"$ip".ali"
  echo "module load  bioinfo/T-COFFEE_11.00.8cbe486; t_coffee -infile $i -output score_ascii, aln, score_html -outfile $outfile;" 
done > OG_t_coffee_TCS.sh

sarray -J mkdb -o %j.out -e %j.err -t 01:00:00 --cpus-per-task=1 OG_t_coffee_TCS.sh
squeue -l -u $USER

Sélection alignements avec un SCORE=1000.

goodDNA_alignments=~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/goodDNA_alignments/
goodPEP_alignments=~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/goodPEP_alignments/
original_alignments=~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment/
mkdir $goodDNA_alignments $goodPEP_alignments
 
goodDNA_alignment_list=~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/goodDNA_alignments/DNASCORE1000.lst
goodPEP_alignment_list=~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/goodPEP_alignments/PEPSCORE1000.lst
 
if [[ -f $goodDNA_alignment_list ]]; then
 rm $goodDNA_alignment_list
fi
 
if [[ -f $goodPEP_alignment_list ]]; then
 rm $goodPEP_alignment_list
fi
 
for i in ~/work/ProchlorococcusSynechococcus/OG/alignment/*.ali; 
do 
 if [[ $(grep -H 'SCORE=1000' $i) ]]; then
   ip=$(basename $i .ali)
   oriDNA="$original_alignments$ip"
   goodDNA="$goodDNA_alignments$ip"
   cp $oriDNA $goodDNA
   echo $oriDNA >> $goodDNA_alignment_list
 
   PEP=${ip:11:15}
   oriPEP="${original_alignments}ali_pep_OG_${PEP}"
   goodPEP="${goodPEP_alignments}ali_pep_OG_${PEP}"
   cp $oriPEP $goodPEP
   echo $oriPEP >> $goodPEP_alignment_list
 fi
done
cat $goodDNA_alignment_list

Edition des alignements avec trimal: MSK

• retour à Atelier Phylogénomique