Учебный сайт Ксении Худяковой

Занятие 11. Восстановление предкового состояния доменной архитектуры

Я выбрала домен Piwi(PF02171), который содержится в регуляторных белках, поддерживающих неполную дифференцировку стволовых клеток. Этот домен содержится в 117 архитектурах, изображение некоторых из них можно увидеть на рис.1. Для дальнейшего рассмотрения были выбраны первая и третья архитектуры. Цифрой "2" будем в дальнейшем обозначать архитектуру, содержащую домен PF02171 и домен PF02170, а цифрой "1" - содержащую один домен PF02171.

Рис. 1. Схемы строения некоторых архитектур, содержащих домен PF02171.

С сайта PFAM было скачано полное выравнивание всех последовательностей домена, открыто в Jalview, покрашено ClustalX By Conservation 21%. Проект выравнивания можно увидеть здесь. Далее была получена таблица, содержащая информацию о доменной структуре каждой последовательности, содержащей данный домен. Это было сделано с помощью скрипта swisspfam-to-xls.py. Команда: "python swisspfam-to-xls.py -z /srv/databases/pfam/swisspfam.gz -i PF02171".

Также были получены сведения о таксономии каждой последовательности. Для этого сначала (из файла result.xls) был получен список идентификаторов последовательностей, затем из базы данных uniprot были скачаны соответствующие записи (файл). И затем с помощью другого скрипта (команда: "python uniprot_to_taxonomy.py -i uniprot.txt -o taxonomy.txt") был получен файл с таксономией.

На основе всех этих данных была получена сводная таблица, содержащая список последовательностей с указанием их доменной архитектуры, длины домена и таксономии.

В качестве старшего таксона были выбраны Eukaryotes, в качестве подтаксонов Viridiplantae (A) и Metazoa (B). Затем было выбрано 49 представителей подтаксонов и соответствующие последовательности вырезаны в файл. Выравнивание было открыто в JalView, последовательности были сгруппированы в соответствии с архитектурой, группы покрашены ClustalX. Плохо выровненные последовательности удалены, пустые столбцы тоже. Проект и выравнивание.

Затем по данному выравниванию было построено дерево методом Neighbour Joining Using % Identity в программе JalView. Изображение дерева на рис.2, скобочная формула.

Рис. 2. Филогенетическое дерево домена Piwi. Построено методом Neighbour Joining. Таксоны на дереве не смешиваются (всё, что выделено в рамки - таксоны без "примесей"), но доменные архитектуры сильно перемешаны. Возможно, это связано с плохим качеством выравнивания, а возможно, это дерево отражает реальное изменение архитектуры (соединения и разводы не настолько существенны для общей приспособленности, чтобы закрепляться или элиминироваться, что приводит к непостоянству).