Execute 後の ORTHOSCOPE 自動解析の流れ

(1) クエリ配列に類似した配列を、複数種のゲノムデータから収集。

(2) 収集した配列に基づいて、遺伝子系統樹を推定。

(3) 種系統樹と比較して、オーソグループを判定
　 (Mode: Comparing gene and species trees)。

10 人を超えるような授業で同時に解析を行う場合は、サーバーの負荷を減らすために、ミラーサイトを使い分けてください：

1〜6 月生まれの人：viento https://orthoscope.jp/orthoscope/Deuterostomia.html

7〜12 月生まれの人：osaka http://133.167.86.72/orthoscope/Deuterostomia.html

ガン抑制遺伝子のコピー数を数える

1. ゾウのコピー数
ゾウ (Loxodonta africana) はガンになりにくい。それはガン抑制遺伝子 P53 のコピー数が多いことが一つの要因らしい (Nature ダイジェスト)。それでは、ゾウに近縁なハイラックスやマナティーでは、P53 遺伝子のコピー数は増えているだろうか。ORTHOSCOPE を使って確かめてみましょう。ゾウの系統的位置は、こちらから調べてください。
ヒント：
クエリ配列は NCBI Human P53 など。ORTHOSCOPE 解析は「Focal group: Mammalia」。
1 つの種から遺伝子コピーを多く集めるので、例えば、「Number of BLAST hits to report per genome: 10」と設定。

2. ハダカデバネズミのコピー数
ハダカデバネズミ (Heterocephalus glaber) も、長生きの割にガンになりにくい。ハダカデバネズミも P53 遺伝子のコピーをたくさん持っているでしょうか。

哺乳類なので、Focal group を Mammalia で解析してください。

答え：result3658.zip、解説。

名前が類似した 3 遺伝子のうち、どの 2 つが進化的に近いか調べる

The GLIS family transcription factors, GLIS1 and GLIS3, potentiate generation of induced pluripotent stem cells (iPSCs), although another GLIS family member, GLIS2, suppresses cell reprograming. Using ORTHOSCOPE, Yasuoka et al (2019) showed that GLIS1 and GLIS3 originated during vertebrate whole genome duplication, whereas GLIS2 is a sister group to GLIS1/3. Let's Make sure GLIS gene relationships using ORTHOSOCPE.

Hints:
"Focal group: Deuterostomia"
Queries: human GLIS1 (XM_017000408), GLIS2 (NM_001318918), GLIS3 (NM_001042413), GLI2
(NM_005270), and ZIC1 (NM_003412).
Whole genome duplication (WGD) occured in early vertebrate evolution (Link).

Please use analysis mode, Vertebrata.

Answer: result3661.zip. Comments.

Fad2 遺伝子は淡水魚でコピー数が多い？

Ishikawa et al. (2019) は、淡水に侵入するイトヨでは、海域に生息するイトヨよりも、DHA 合成に関わる Fads2 遺伝子のコピー数が多いことを見出した。それでは、真骨類では一般的に、海水魚よりも淡水魚の方が Fads2 遺伝子のコピー数が多いと言えるだろうか？

ヒント: Instruction の「Example Data: Ishikawa et al (2019)」を参照。

ホヤ CesA 遺伝子は本当にバクテリアから水平伝搬してきた？

ホヤは動物界で唯一、セルロースを合成できる CesA 遺伝子を持っている (笹倉研究室)。ホヤは成体になると、セルロースでできた殻で体を覆って岩などにくっついてしまい、植物のような生活を送る。Nakashima et al. (2004) は、ホヤがCesA 遺伝子をバクテリアから水平伝搬によって得たと推定した。それが本当なら、少なくともホヤ類以外の動物は、CesA 遺伝子を持っていないはずである。ORTHOSCOPE 解析で、そのことを確かめてみましょう。

ヒント: Instruction の「Example Data: Inoue et al (2019)」を参照。

DeuterostomeBra_2ndAnalysis.zip

この解析パイプラインは、ダウンロードして利用します。ORTHOSCOPE 解析の結果を元に、オーソグループのメンバーに絞った系統樹を推定できます。スクリプトは Mac 解析用に Python3 で作成しました。Windows ユーザーはスクリプトを若干改訂する必要があるかもしれません。

必要なプログラムのインストール

系統樹を推定するには、いくつかの解析プログラムをインストールして、パスを設定する必要があります。

RAxML:
こちらから利用できます：https://github.com/stamatak/standard-RAxML
最新版をダウンロード & 解凍してください。解凍してできたディレクトリ (例えば、standard-RAxML-8.2.12) にターミナルから入り、PThreads バージョンをコンパイルしてください。作成されたプログラムを、PATH が設定されたディレクトリにコピーしてください。

cd standard-RAxML-8.2.12
make -f Makefile.SSE3.PTHREADS.gcc
cp raxmlHPC-PTHREADS-SSE3 ~/bin

パスにアドレスを追加します。例えば、

export PATH=$PATH:~/bin

Mafft v7.407:
こちらから利用できます：https://mafft.cbrc.jp/alignment/software/
コンパイルしたのち、こちらのサイトに従ってパスを設定してください。

trimAl v1.2 (Official release):
こちらから利用できます：http://trimal.cgenomics.org/downloads
ターミナルから trimAl/source に入り、 make とタイプしてください。作成されたプログラムを所定の場所にコピーしてください。

make
cp trimal ~/bin

pal2nal.v14:
こちらから利用できます：http://www.bork.embl.de/pal2nal/#Download
Perl script のパーミッションを変更して、所定の場所にコピーしてください。

chmod 755 pal2nal.pl
cp pal2nal.pl ~/bin

Ape in R:
R (3.5.2) はこちらから利用可能です。
R をインストールすれば、rscript は自動的にインストールされるはずです。
R のパッケージである　APE は、R コンソールから以下のようにインストールできます：

install.packages("ape")

系統樹の推定

1. 適切なアウトグループとオーソグループメンバーを 010_candidates_nucl.txt file に保存します。アウトグループとなる配列は、アライメントの一番最初に置いてください。NCBI などから得た配列 (additional sequence) をここで加えることができます。

2. 100_2ndTree.tar.gz ファイルを解凍してください。
3. 解凍してできた 100_2ndTree ディレクトリにターミナルから入ってください。
4. パイプラインを走らせます.

./100_estimate2ndTree.py

5. ML tree は 200_RAxMLtree_Exc3rd.pdf に保存されます.