Ферменты и метаболические пути. База данных KEGG.

Работа с KEGG ORTHOLOGY

Для выполнения задания был выбран метаболический путь инозитолфосфата и реакция гидролиза фосфотидилинозитол-3.4.5-трифосфата с образованием 1-фосфотидил-1D-мио-инозитола 3.4 бифосфата (на рис.1 выделено голубым и так же схема реакции представлена на рис. 2). Эту реакцию катализируют ферменты (фосфотидил-3.4.5-трифосфат 5-фосфатазы), относящиеся к двум ортологичным рядам: K03084 (14 белков в fasta формате) и K15909 (20 белков в fasta формате).

Гомологичность белков в выравнивании

Для того, чтобы узнать, гомологичны ли белки из разных ортологичных рядов, с помощью программы Muscle, было построено множественное выравнивание. В проекте Jalview окно с нередактированным выравниванием - align.fasta, c редактированным - align_edit.fasta.
С первого взгляда видно, что последовательности в выравнивании различаются по длине (от 465 до 1266 аа). Выделяется 6 белков длиной от 465 до 1011, принадлежащих к обоим ортологичным рядам, которые очень плохо выравнены. Также стоит заметить, что длины белков из ряда K15909 больше, чем у белков другого ряда. Далее есть абсолютно консервативные колонки (это объясняется малым количеством последовательностей). Длина выравнивания - 1550 колонок. Примерно до 1000-ой позиции последовательности из двух рядов выравнены хорошо, то есть функционально схожие аминокислотные остатки высоко гомологичны. Но далее последовательности выравнены очень плохо (отчетливо видно разделение на два типа "консенсуса", и можно заметить, что последовательности из ряда K15909 выравнены между собой лучше, чем последовательности из K03084.
Вывод: несмотря на то, что у этих белков функционально важные части последовательностей имееют достаточно большую длину относительно выравнивания, отчего последовательности внутри рядов кажутся довольно схожими, все-таки в данном случае есть два множественных выравнивания двух ортологичных рядов.

Проверка выравнивания

• Были удалены 6 коротких последовательностей (4 из K15909 и 2 из K03084).
• Была замечена последовательность M4AFT3_XIPMA|K15909, немного отличающаяся от остальных. Была оставлена.

Анализ дерева

На дереве, представленном на рисунке 3, отчетливо видно разделение последовательностей на клады, соответствующие ортологичным рядам с хорошей бутстрэп поддержкой . Так же можно заметить, выше упомянутую последовательность M4AFT3_XIPMA|K15909, чья длина оказалось довольно заметной. Так же видно, что последовательности внутри K03084 имеют больше различий. Это подтверждает предположение о негомологичности данных рядов.