Упражнения к теме "Элементарные эволюционные события"

  
     

 

Внимание!

Задание № 1 является обязательным, остальные — дополнительные, для тех, кому интересно...

Советы: не стоит браться за дополнительное задание, не выполнив обязательного; лучше выполнить одно упражнение хорошо, чем много, но плохо.

Для каждого задания указаны формат отчета и число баллов за минимально приемлемое выполнение + число бонусных баллов за высокое качество работы.

  1. Задание 1.Оценить давление отбора на ген заданного белка (работа с веб-сервером PAL2NAL)
    Форма отчета — HTML-странички.
    Баллы: 2+2.

  2. Задание 2 (дополнительное). Описать элементарные эволюционные события для случая нескольких замен в одном кодоне.
    Форма отчета — любая, от рукописного листа (с читаемым текстом!) до HTML-странички.
    Баллы: 2+1.
    Разрешена только одна попытка, и до 19 февраля.

  3. Задание 3 (дополнительное).

    Вариант для группы 201: есть данные, что обонятельные рецепторы (olfactory receptors) человека находятся под давлением положительного отбора. Проверьте на конкретном примере.
    Вариант для группы 202: есть данные, что белки, участующие в оплодотворении яйцеклетки (fertilization proteins) у моллюсков семейства Haliotidae находятся под давлением положительного отбора. Проверьте на конкретном примере.

    Форма отчета — HTML-страничка
    Баллы: 2+2.
    Отчеты с одинаковыми последовательностями не принимаются.







Задание 1. Оценить давление отбора на ген заданного белка (работа с веб-сервером PAL2NAL)

 Биологическая задача состоит в том, чтобы оценить давление отбора на ген заданного белка в период, начиная с момента расхождения
кишечной палочки и холерного вибриона (группа 201), кишечной палочки и синегнойной палочки (группа 202).
Если не удастся подобрать гомолога в указанных организмах, можно вместо холерного вибриона или синегнойной палочки исследовать чумную палочку или , в крайнем случае, бактерию - возбудителя тифа.
  • Подготовка данных
    • Текстовые файлы с последовательностями Вашего белка и его гена прикрепите к отчету.
    Найдите гомолога Вашего белка с ID около 60-80% в заданном организме.
    Здесь правильно выбирать не просто гомологов, а ортологов.
    В первом приближении будем считать ортологами последовательности, совпадающие на 60-80% и имеющие похожую аннотацию в UniProt.
    Текстовые файлы с последовательностями гипотетического ортолога и его гена также прикрепите к отчету.
  • Построение выравниваний
    Постройте попарные белковое и нуклеотидное выравнивания с помощью программы needle с параметрами по умолчанию.
    Выравнивания в виде текстовых файлов прикрепите к страничке отчета.
    Проверьте, соответствует ли нуклеотидное выравнивание белковому? Результаты сравнения опишите в отчете.
    Возможно, что при построении нуклеотидного выравнивания имеет смысл изменить параметры needle.
    Отметьте в отчете, какие параметры Вы поменяли, и к чему это привело.
  • Перечислите в отчете, что может делать PAL2NAL.
  • Построение нуклеотидного выравнивания с разбивкой на кодоны.
    С помощью PAL2NAL получите выравнивание сравниваемых генов с разбивкой на кодоны.
    Сохраните странички с выравниваниями и прикрепите их к отчету.
    Cравните новое выравнивание с ранее полученными нуклеотидными выравниваниями.
  • С помощью PAL2NAL получите значения Ka/Ks для сравниваемых генов
    Сохраните странички с результатами и прикрепите их к отчету.
    Укажите, какие опции в меню "Option settings" пришлось выбрать,чтобы программа посчитала Ka/Ks.
  • На основе полученных данных сделайте вывод о силе и направлении отбора.

Задание 2. Описать элементарные эволюционные события для случая нескольких замен в одном кодоне.

 Заданные исходный и конечный кодоны см. здесь.

Изобразите в виде схемы все возможные минимальные пути превращения первого кодона во второй, не проходящие через стоп-кодоны.

Для вдохновения посмотрите слайд №22 презентации к данному занятию. Что должно быть на схеме?

  1. Исходный, все промежуточные и конечный кодон, пути отмечены стрелками.
  2. Под каждым кодоном —соответствующая аминокислота.
  3. Под исходным и под каждым промежуточным кодоном —число синонимичных и несинонимичных сайтов.
  4. Для каждой замены укажите, синонимичная ли она или несинонимичная.

Определите значение Ka (числа несинонимичных замен на 1 несинонимичный сайт) по "среднему" пути.

Определите значение Ks(числа синонимичных замен на 1 несинонимичный сайт) по "среднему" пути.

Подсказка. Путем назовем всю совокупность последовательных эволюционных событий (и сайтов, и замен) от начального кодона до конечного.
Средним путем назовем путь с количеством разных замен и сайтов, усредненным по всем возможным путям.

Обращаем внимание, что задание состоит не только в выполнении предлагаемых действий, но и в изобретении схемы, иллюстрирующий результат. Будет принята любая четкая и читаемая схема "от руки", а бонусные баллы за оформление будут даны за схемы в формате *.xls (оптимальный вариант) или *.doc, прикрепленные к учебному сайту. HTML-формат здесь не обязателен, разве что для любителей веб-дизайна. Не надо создавать чересчур сложных документов, чем проще и яснее схема, тем лучше!