A molecular method for a qualitative analysis of potentially coding sequences of DNA

ABSTRACT

Total sequence phylogenies have low information content. Ordinary misconceptions are that character quality can be ignored and that relying on computer algorithms is enough. Despite widespread preference for a posteriori methods of character evaluation, a priori methods are necessary to produce transformation series that are independent of tree topologies. We propose a stepwise qualitative method for analyzing protein sequences. Informative codons are selected, alternative amino acid transformation series are analyzed, and most parsimonious transformations are hypothesized. We conduct four phylogenetic analyses of philodryanine snakes. The tree based on all nucleotides produces least resolution. Trees based on the exclusion of third positions, on an asymmetric step matrix, and on our protocol, produce similar results. Our method eliminates noise by hypothesizing explicit transformation series for each informative protein-coding amino acid. This approaches qualitative methods for morphological data, in which only characters successfully interpreted in a phylogenetic context are used in cladistic analyses. The method allows utilizing character information contained in the original sequence alignment and, therefore, has higher resolution in inferring a phylogenetic tree than some traditional methods (such as distance methods).

RESUMO

Filogenias baseadas em seqüências totais têm baixo conteúdo informativo. Erros comuns são acreditar que a qualidade dos caracteres pode ser ignorada e que é suficiente confiar nos algoritmos computacionais. Apesar de ampla preferência por métodos a posteriori para a avaliação de caracteres, métodos a priori tornam-se necessários para produzir séries de transformação independentes das topologias das árvores. Propomos um método qualitativo passo a passo para analisar seqüências de proteínas. Codons informativos são selecionados, séries de transformação alternativas de aminoácidos são analisadas e as transformações mais parcimoniosas são hipotetizadas. Conduzimos quatro análises filogenéticas em cobras Phylodrininae. A árvore baseada em todos os nucleotídeos produz a menor resolução. Árvores baseadas na exclusão das terceiras posições, numa matriz de passos assimétrica, e em nosso protocolo de análise produzem resultados similares. Nosso método elimina ruído ao hipotetizar séries de transformação explícitas para cada aminoácido informativo para a codificação de proteínas. Essa abordagem se aproxima de métodos qualitativos para dados morfológicos, nos quais apenas caracteres interpretados com sucesso num contexto filogenético são usados em análises cladísticas. O método permite utilizar informação de caracteres contidos no alinhamento original da seqüência e, portanto, tem maior poder de resolução para inferir árvores filogenéticas que alguns métodos tradicionais (como métodos de distância).