BMGE (блочное картирование и объединение с использованием энтропии): новый программный инструмент для отбора филогенетически информативных участков множественных выравниваний последовательностей

Введение: Качество множественных выравниваний последовательностей существенно влияет на точность филогенетического анализа. Показано, что удаление неоднозначно выровненных участков, а также других источников смещения, таких как высоковариабельные (насыщенные) позиции, может повысить общую эффективность многих методов реконструкции филогении. Современная тенденция в науке заключается в построении филогенетических деревьев на основе большого числа наборов последовательностей, полуавтоматически или автоматически извлечённых из множества полных геномов. Поскольку такой подход не позволяет тщательно вручную редактировать каждый набор данных, существует реальная потребность в эффективных биоинформатических инструментах для удаления позиций выравнивания.

Результаты: Представлен новый программный инструмент BMGE (Block Mapping and Gathering with Entropy), предназначенный для отбора участков множественного выравнивания, пригодных для филогенетического анализа. Для каждой позиции BMGE рассчитывает показатель, тесно связанный со значением энтропии. При вычислении этих энтропийных показателей используются весовые коэффициенты на основе матриц сходства BLOSUM или PAM, что позволяет различать биологически ожидаемую и неожиданную вариабельность каждой выровненной позиции. Группы расположенных подряд позиций, показатель которых превышает заданный порог, считаются непригодными для филогенетического анализа и удаляются. Моделирование показало, что удаление позиций с помощью BMGE позволяет получать наборы данных, ведущие к точным деревьям, особенно при наличии выравниваний последовательностей, значительно удалённых друг от друга. BMGE также включает методы удаления позиций и перекодирования, направленные на минимизацию артефактов реконструкции филогении, обусловленных неоднородностью композиционного состава.

Выводы: BMGE позволяет выполнять биологически обоснованную фильтрацию множественных выравниваний ДНК-, кодонных или аминокислотных последовательностей. Исходный код на Java и исполняемый файл доступны бесплатно по адресу: ftp://ftp.pasteur.fr/pub/GenSoft/projects/BMGE/.