Эволюционные домены 1

Выбор домена

Для дальнейшней работы выбран домен RGS. Регуляторы каскада G белков (RGS) - активирют ГТФазу для альфа-субъединицы гетеромерного G-белка, тем самым инактивируя G-белок.

Pfam AC	Pfam ID	Описание	Доменные архитектуры
PF00615	RGS	Регулятор каскада G-белков	139 архитектур ,для которых доступно 4150 последовательностей.

Загруженное с помощью JalView выравнивание из Pfam (File > Fetch Sequences по идентификатору PF00615) было раскрашено по консервативности (ClustalX и By conservation с порогом консервативности 10%).К последовательности ARBK1_BOVIN была добавлена 3D структура 1YM7 .

Выравнивание было сохранено как проект JalView в файле rgs.jar

Выбор доменных архитектур

С использованием скрипта swisspfam-to-xls.py и файла, содержащего информацию об архитектуре всех последовательностей UniProt (/srv/databases/pfam/swisspfam-2011.gz), была получена таблица с информацией об архитектуре последовательностей, содержащих домен RGS, на основе которой в Excel была составлена сводная таблица (лист PivotTable).

python swisspfam-to-xls.py -p PF00615 -i /srv/databases/pfam/swisspfam-2011.gz -z -o swisspfam_to_xls_out.txt

Затем в таблицу были добавлены колонки с информацией о таксономической принадлежности (лист taxonomy). Для этого по идентификаторам отобранных последовательностей в UniProt были получены AC (ID Mapping), по которым были получены файлы в формате UniProt (Retrieve), которые были использованы для работы скрипта uniprot-to-taxonomy.py. Также был добавлен столбец, содержащий информацию о длине доменов RGS и Pkinase (лист length).

python uniprot-to-taxonomy.py -i retrieved_seq_ids.txt -o uniprot_to_taxonomy_out.txt

Для дальнейшего изучения эволюции доменных архитектур, включающих домен RGS, были выбраны архитектуры:

Архитектура		Число представителей
RGS		1737 последовательностей
RGS+Pkinase		369 последовательностей

Описание домена Pkinase

AC	PF00069
ID	Pkinase
Функция	Протеинкиназы - группа ферментов, которая перемещает фосфатную группу на белки, сам процесс называется фосфорилированием.
Число разных доменных архитектур с этим доменом	4512
Число последовательностей	114309
Число видов	7677

Выбор таксона и представителей архитектур

В Metazoa были выбраны два подтаксона - филумы Chordata и Ecdysozoa(линяющие)

Представители выбраны при работе с таблицей (лист PivotTable со сводной таблицей, а весь список выбранных - лист selected_seqs)

Для каждой архитектуры было отобрано по 28 последовательности (по 14 из каждого таксона). Чтобы оставить в выравнивании нужные последовательности из двух групп (был использован скрипт filter-alignment.py).

python filter-alignment.py -i rgs.fa -m selected_ids.txt -o filter_alignment_out.fa

Полученное выравнивание

было загружено в JalView и отредактировано (удалены пустые колонки). Затем в нём были выделены группы согласно архитектуре, в каждой из них была выполнена раскраска последовательностей ClustalX, Conservation (порог на консервативность 10%). После удаления некоторых последовательностей (15), удаления пустых колонок и несодержательных C- и N- концевых участков в конечном файле выравнивания JalView содержится 41 последовательность.

таблица Excel

Эволюционные домены 2

Построение филогенетического дерева выборки последовательностей домена RGS

Зашифровка доменных архитектур и сравниваемых таксонов в названиях последовательностей:

Архитектура	1	Архитектура №1 (RGS)
Архитектура	2	Архитектура №2 (RGS + Pkinase)
Таксон	C	Chordata
Таксон	E	Ecdysozoa

выравнивание в fasta с модифицированными названиями последовательностей

Все деревья были графически построены в ITOL.

Строим филогетеническое дерево выбранных последовательностей, используя известные программы. Для всех деревьев ветви Chordata окрашены зеленым, ветви Ecdysozoa - фиолетовым. Листья раскрашены по архитектурам - красным цветом обозначена первая архитектура, синим - вторая. Дерево, построенное UPMGA в JalView (скобочная формула )

Дерево, построенное методом maximal parsimony fprotpars (скобочная формула ;изображение ) Укоренить дерево программой PHYLIP не удалось

Дерево, построенное с помощью NJ в JalView (скобочная формула )

Последнее дерево неукоренено, поэтому укореним его программой PHYLIP ( скобочная формула )

Укоренение программой PHYLIP происходит в то же место, в которое укореняет UPMGA - место разделения архитектур. Если деревья правильные, то домены эволюционировали независимо. Наиболее правдоподобным считаю дерево, построенное с помощью NJ в Jalview и укорененное программой PHYLIP. На нем достаточно хорошо видно разделение в каждой архитектуре на хордовых и линяющих (разделение не совсем чистое, но достаточно очевидное).