1. DeCoSTAR: Reconstructing the Ancestral Organization of Genes or Genomes Using Reconciled Phylogenies
- Author
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Duchemin, Wandrille, Anselmetti, Yoann, Patterson, Murray, Ponty, Yann, Bérard, Sèverine, Chauve, Cedric, Scornavacca, Celine, Daubin, Vincent, Tannier, Eric, Bioinformatique, phylogénie et génomique évolutive (BPGE), Département PEGASE [LBBE] (PEGASE), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Artificial Evolution and Computational Biology (BEAGLE), Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (UMR ISEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dipartimento di Informatica Sistemistica e Comunicazione (DISCo), Università degli Studi di Milano-Bicocca = University of Milano-Bicocca (UNIMIB), Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique [Palaiseau] (LIX), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Algorithms and Models for Integrative Biology (AMIB ), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Algorithms and Models for Integrative BIOlogy (AMIBIO), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Mathematics [Burnaby] (SFU), Simon Fraser University (SFU.ca), ANR-10-BINF-0001,ANCESTROME,Approche de phylogénie intégrative pour la reconstruction de génomes ancestraux(2010), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École pratique des hautes études (EPHE), Università degli Studi di Milano-Bicocca [Milano] (UNIMIB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Duchemin, W, Anselmetti, Y, Patterson, M, Ponty, Y, Bérard, S, Chauve, C, Scornavacca, C, Daubin, V, Tannier, E, Tannier, Eric, and Bio-informatique - Approche de phylogénie intégrative pour la reconstruction de génomes ancestraux - - ANCESTROME2010 - ANR-10-BINF-0001 - BINF - VALID
- Subjects
Genome Resources ,gene order ,Rearrangement ,Gene ,Evolution, Molecular ,Anopheles ,evolution ,Genetics ,Animals ,rearrangements ,Phylogeny ,[INFO.INFO-BI] Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM] ,Genome ,Animal ,software ,protein domain ,gene fusion/fission ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematic ,Algorithm ,Actinobacteria ,Genes ,reconciliation ,Drosophila ,[INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM] ,Anophele ,Algorithms - Abstract
DeCoSTAR is a software that aims at reconstructing the organization of ancestral genes or genomes in the form of sets of neighborhood relations (adjacencies) between pairs of ancestral genes or gene domains. It can also improve the assembly of fragmented genomes by proposing evolutionary-induced adjacencies between scaffolding fragments. Ancestral genes or domains are deduced from reconciled phylogenetic trees under an evolutionary model that considers gains, losses, speciations, duplications, and transfers as possible events for gene evolution. Reconciliations are either given as input or computed with the ecceTERA package, into which DeCoSTAR is integrated. DeCoSTAR computes adjacency evolutionary scenarios using a scoring scheme based on a weighted sum of adjacency gains and breakages. Solutions, both optimal and near-optimal, are sampled according to the Boltzmann–Gibbs distribution centered around parsimonious solutions, and statistical supports on ancestral and extant adjacencies are provided. DeCoSTAR supports the features of previously contributed tools that reconstruct ancestral adjacencies, namely DeCo, DeCoLT, ART-DeCo, and DeClone. In a few minutes, DeCoSTAR can reconstruct the evolutionary history of domains inside genes, of gene fusion and fission events, or of gene order along chromosomes, for large data sets including dozens of whole genomes from all kingdoms of life. We illustrate the potential of DeCoSTAR with several applications: ancestral reconstruction of gene orders for Anopheles mosquito genomes, multidomain proteins in Drosophila, and gene fusion and fission detection in Actinobacteria. Availability: http://pbil.univ-lyon1.fr/software/DeCoSTAR (Last accessed April 24, 2017).
- Published
- 2017
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