Реконструкция эволюции доменной архитектуры

Выравнивание представителей домена Pfam белков с разной доменной архитектурой

Для выполнения задания в базе данных Pfam был выбран домен Piwi.

Таблица 1:Информация о домене Piwi.

AC	PF02171
ID	Piwi
Функция домена	Гидролиз одноцепочечных РНК-мишеней, направляемый образованием РНК-дуплекса при участии связанной с белком регуляторной РНК.
Cсылка на страницу домена в Pfam	Piwi domain
Ccылка на страницу доменных архитектур с данным доменом.	Architectures
Ccылка на выравнивание всех последовательностей, содержащих домен	Проект JalView

Далее были выбраны две архитектуры, включающие домен Piwi.

Таблица 1:Описание доменных архитектур.

Число представителей	Другие домены	Описание доменов
780	PAZ (PF02170)	Функция неизвестна. Домен обнаружен в двух семействах белков, которые участвуют в пост-транскрипционном подавлении экспрессии генов.
1689	ArgoN (PF16486)	N-концевой домен argonaute белков у эукариот.
	ArgoL1 (PF08699)	Связывающая область между N-терминальным и PAZ доменом.
	PAZ (PF02170)	Функция неизвестна. Домен обнаружен в двух семействах белков, которые участвуют в пост-транскрипционном подавлении экспрессии генов.
	ArgoL2 (PF16488)	Второй связывающий домен в эукариотических argonaute белках.
	ArgoMid (PF16487)	Является частью Piwi-доли argonaute белков.

Для сравнения эволюции домена в составе разных архитектур был выбран таксон Ecdysozoaи 2 его подтаксона: Arthropoda и Nematoda. Из всех последовательностей содержащих домен Piwi и имеющих одну из указанных выше архитектур было выбрано 45, найденных у представителей данных подтаксонов.
В

таблице Exel

предоставлена информация о всех последовательностях, содержащих домен (лист "Final_table"), а также спосок отобранных последовательностей (лист "Chosen"). Также в таблице отобранные последовательности отмечены знаком "+".

С помощью программы JalView было построено выравнивание отбранных последовательностей. Доступно по

ссылке

. Последовательности разделены по группам согласно архитектуре, каждая группа раскрашена ClustalX по степени консервативности. Из выравнивания были удалены пустые колонки и N- и C-концевые участки, не содержащие консервативных участков. Очевидных фрагментов среди выбранных последовательностей обнаружено не было.
Полученное в итоге выравнивание имеет много пробелов, однако присутствует несколько консервативных для обеих групп участков, что говорит нам о правилности выравнивания.

Построение филогении

Для большего удобства названия последовательностей были изменены следующим образом: N_T_AC. Где N - номер архитектуры (1 или 2), T - подтаксон (A- Arthropoda, N- Nematoda), AC- идентификатор последовательности. Далее с помошью программы Mega методом Neighbor-Joining была построено филогенетическое дерево домена Piwi. Полученное дерево отредактировано с помощью программы ITOL.

Изображение 1: филогенетическое дерево домена Piwi, построенное методом Neighbor-Joining по выравниванию последовательности этого домена в 45 различных белках. Розовым отмечены ветви соответвующие последовательностям с первой архитектурой из подтаксона Nematoda, синим из подтаксона Arthropoda. Красным отмечены ветви соответвующие последовательностям со второй архитектурой из подтаксона Nematoda, зеленым из подтаксона Arthropoda.

Затем для оценки достоверности ветвей был применен метод бутстрэп реплик (было построено 500 реплик).

Изображение 2: филогенетическое дерево домена Piwi,w построенное методом Neighbor-Joining, с указанными достоверностями ветвей.

Скобочная формула дерева.

На филогенетическом древе домена последовательности разделились по архитектуре. Внутри 2 поддеревmев, состоящих из последовательностей, имеющих одну и ту же архитектуру "перемешаны" представители двух выбранных таксонов. По всей видимости возникновение двух исследуемых архитектур произошло у общего предка еще до расхождения подтаксонов. Потому последовательности домена Piwi входящего в состав различных архитектур значительно различаются между собой, а внутри одной архитектуры даже у представителей разных таксонов различия меньше.

Четвертый семестр(весенний семестр 2018)