Цель данного задания было проверить, являются ли члены разных ортологических рядов KEGG гомологичными белками.
Для данного практикума я выбрала биохимический путь - метаболизм пуринов (ссылка на базу данных KEGG). Для него я выбрала реакцию (R04209), которую катализирует 2 ортологических ряда белков: K01587 и K11808 (к сожалению, я не смогла найти для данного пути реакцию, подходящую под необходимые условия - во втором ряду у меня 147 белка). Карта для данного метаболичиского пути с выделенной реакцией представлена на Рис.1.
Рис. 1. Метаболический путь для метаболизма пуринов. Красным выделена выбранная реакция.
Далее я получила последовательности для каждого ортологического ряда. Для модификации индентификаторов был использован скрипт.
Итоговый файл для K01587 и файл для K11808. В первом случае получилось 49 последовательностей, во втором 147.
Для выравнивания данных последовательностей использовался алгоритм Muscle в программе Jalview. Раскраска Clustalcx. Множественное выравнивание можно посмотреть здесь.
Проект можно посмотреть здесь.
Ряды выравнялись неплохо. Несколько последовательностей явно отличается от остальных (E5SES3_TRISP|K01587, B4NPG4_DROWI|K01587, B4N726_DROWI|K01587,
B7P591_IXOSC|K01587, E2LVE3_MONPE|K11808, F8ND66_SERL9|K11808, J3KHR6_COCIM|K11808, V4T2H9_9ROSI|K11808, C4JDJ6_UNCRE|K11808, F5XJ77_MICPN|K01587, B4IE98_DROSE|K01587, B3MS11_DROAN|K01587). Я удалила их (в проекте приведено выравнивание после удаление тоже). Само выравнивание можно просмотреть здесь.
Далее программой MEGA, при помощи метода Neighbor-Joining со 100 бутстреп-репликами было построено филогенетическое дерево. Так как дерево получилось слишком большое, то (вместо картинки)его можно посмотреть здесь.
Получившееся дерево распадается на две ветви, причем величина поддержки бутстрепа составляет 99, что свидетельствует о высокой надежности разделения на данные ветви. Данные клады соответствуют ортологичным рядам.
Анализируя выравнивание, можно сказать, что белки, принадлежащие к одному ортологическому ряду выравнены хорошо, но и между собой они выравнены досаточно хорошо, в особенности область после 747 позиции. Хорошее выравнивание говорит о гомологичности этих белков - последовательности имеют общего предка.
Интересно, что дерево получилось неразрешенным, причем от одного узла отходит сразу 5 тривиальных ветвей. Для этих последовательностей на Рис.2 приведено множественное выравнивание.
Рис.2. Множественное выравнивание для последовательностей, которым соответствуют тривиальные ветви, входящие в один узел. Рисунок получен с помощью программы Jalview, раскраска Clustalx, консервативность 70%.
Неудивительно, что такое дерево не удалось разрешить, так как эти 5 последовательностей идентичны друг другу, за исключением С-концов белков.
Вернуться к 4 семестру