系统发育谱分析通过比较不同基因组中基因的存在与缺失来推断基因功能，但在真核生物中分辨率有限，因为许多蛋白质家族包含多个功能各异的旁系同源基因。现有资源分别解决了这一问题的部分环节：网络服务一次为一个家族构建系统发育树；直系同源数据库为预先设定的物种集合提供预计算的直系同源群；而树谱分析工具则要求用户自行提供系统发育树和分组。在此，我们介绍 KEDROS，这是一个网络平台，可针对 UniProt 参考蛋白质组中的任意蛋白质家族构建基因树，将每棵树在推断的基因复制节点处分割为亚家族，并分别对各亚家族进行谱分析。生物类群、蛋白质家族以及树的分割深度均由用户选择，因此，同一工作流程可用于回答任何能够表述为两组生物类群对比的问题：病原体与其宿主、害虫与非靶标物种，或具有与不具有某一性状的谱系。KEDROS 从两个层面分析这类对比。在家族和亚家族层面，它对一组中存在而另一组中缺失的家族和亚家族进行排序，从而指示谱系特异性基因和候选靶标。在两组共有的亚家族内部，它识别两组之间存在一致差异的氨基酸位点，这些位点可能导致功能分化，并将其显示在 AlphaFold 结构上。所有分析均可在网页浏览器中完成，无需安装软件或编写程序。据我们所知，尽管这些步骤以某种形式分别存在于其他资源中，但尚无其他资源能在用户自定义的生物类群集合上，以全蛋白质组的规模端到端地执行这些步骤。我们通过两个案例展示 KEDROS。在锥虫类的锥虫硫氧还蛋白还原酶家族中，它找回了寄生虫特异性的娱乐主管亚家族以及底物结合位点上的替换，这些替换将寄生虫酶与人谷胱甘肽还原酶区分开来。在细菌门 Bacillota 中，KEDROS 仅凭表型标签，便从 1,218 个蛋白质组中恢复出孢子形成机制，并将一个尚未表征的家族列为该性状最强的标志物之一。因此，KEDROS 提供了一种通用且无需编程的途径，可将比较性问题转化为关于基因和残基的可检验假设。KEDROS 可通过 https://kedros.cgenomicslab.org 免费获取。
1
希腊克里特岛伊拉克利翁，希腊研究与技术基金会分子生物学与生物技术研究所（IMBB）；
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Jaime Huerta-Cepas
2
CBGP（UPM-INIA/CSIC）
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Alexandros A Pittis
1
希腊克里特岛伊拉克利翁，希腊研究与技术基金会分子生物学与生物技术研究所（IMBB）；
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通信作者：
alexandros.pittis{at}gmail.com
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系统发育谱分析通过比较基因在不同基因组中的存在与缺失来推断基因功能，但在真核生物中，该方法的分辨率会降低，因为许多蛋白质家族包含多个功能各异的旁系同源基因。现有资源分别解决了这一问题的部分方面：在线服务一次为一个家族构建系统发育树，直系同源数据库为预定义的物种集合提供预先计算的直系同源群，而树谱分析工具则要求用户自行提供树和分组。在此，我们介绍 KEDROS：一个网络平台，可针对 UniProt 参考蛋白质组中的任意蛋白质家族构建基因树，在推断的基因复制事件处将每棵树划分为若干亚家族，并分别对各亚家族进行谱分析。生物体、家族以及树的划分所采用的分类学深度均由用户选择，因此，同一工作流程可用于回答任何能够表述为两组生物体之间对比的问题：一种病原体及其……
宿主、害虫与非靶标物种，或具有与不具有某一性状的谱系。KEDROS 可从两个层面回答这类对比问题。在科和亚科层面，它会对仅存在于一组而不存在于另一组的成员进行排序，从而指出谱系特异性基因和候选靶标。在两组共有的某个亚科内部，它会识别两组之间持续存在差异的氨基酸位点，这些差异可能导致功能分化，并将其显示在 AlphaFold 结构上。所有分析均可在网页浏览器中完成，无需安装软件或编写程序。据我们所知，尽管其他资源以某种形式提供了上述各步骤，但尚无其他资源能够端到端地完成这些分析，并以用户指定的生物集合为对象、覆盖整个蛋白质组。我们通过两个案例展示 KEDROS 的应用。在锥虫目生物的锥虫硫氧还蛋白还原酶家族中，KEDROS 找到了寄生虫特异性亚科，以及区分寄生虫酶与人类谷胱甘肽还原酶的底物结合位点替换。在细菌门 Bacillota 中，仅依据表型标签，KEDROS 就从 1,218 个蛋白质组中找到了孢子形成机制，并将一个尚未表征的家族列为该性状最强的标志物之一。因此，KEDROS 提供了一种通用、无需编程的途径，可将比较研究问题转化为有关基因和残基的可检验假设。KEDROS 可通过 https://kedros.cgenomicslab.org 免费使用。
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发布于 2026 年 10 月 11 日。
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Athina
Marougka
，
Jaime
Huerta-Cepas
，
Alexandros A
Pittis
bioRxiv
2026.10.08.757521；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.08.757521
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关键词：比较基因组学 · 系统发育谱分析 · 基因家族进化 · 直系同源与旁系同源 · AlphaFold结构分析
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.08.757521v1?rss=1