Занятие 9

Поиск регуляторных мотивов транскрипции в бактериальных последовательностях

Для поиска был использован набор последовательностей. Был использован сайт MEME для поиска мотивов. Лого представлено на рисунке 1.

Рис. 1. Краткий вывод MEME для одного из сайтов

Было найдено три сайта, которые приведены в полном отчете по ссылке. Основной регуляторный мотив, чьё лого представлено на рисунке 1, найден у всех последовательностей. Он перекрывается с экспериментальным, но экспериментальный длиннее на 2 нуклеотида. В файле представлена информация о сайтах. Синим выделен найденный с помощью MEME сайт, курсивом - экспериментальный. Сайт выделен жирным, если он был найден при применении Zero Sequences и One or more sequences. Все сайты найдены корректно, т.к. p-value < 10e-4.

Выберите один из сервисов/баз данных из списка и коротко опишите его возможности

Для этого задания был выбран сервис - EcoCyc. Сервис расположен по данному адресу. Сервис - база данных про Escherichia coli K-12 MG1655. На главной странице в описании указана информация, предоставляемая базой:

• Геномный браузер
• Метаболические пути
• Транскрипционная регуляция
• Транспортеры и тд

Покопавшись в публикациях, можно найти более подробную информацию о контенте базы.

• Геном: полная геномная последовательность, описание нуклеотидных позиций и функций всех белок-кодирующих и РНК-кодирующих генов, генная онтология
• Протеом: полное собрание мономерных/мультимерных белков и комплексов из E.coli, расширенная аннотация белков (например, сайты фосфорилирования, сайты активности энзимов)
• РНКом: все известные РНК и РНК-белковые комплексы
• Регуляция: полное описание регуляторной сети покрывающее опероны, промоторы, транскрипционные факторы, сайты связывания транскрипционных факторов, аттенюаторы и малые РНКовые регуляторы
• Метаболизм: полное описание всех метаболических путей, включая кофакторы и субстраты каждого фермента, структуры и взаимопревращения
• Мембранные транспортеры: описание транспортерных белков и транспортных реакций
• Наблюдение за ростом: описание процесса роста в зависимости от условий

Попробуем воспользоваться сервисом для просмотра информации по некоторым пунктам.

Геном

Перейдя с главной страницы по ссылке Genome -> Genome Overview, открывается геномный браузер, представленный на рисунке 2.

Рис. 2. Genome overview

Подробная информация на рисунке 2 вверху - легенда. При наведении курсора на участок выводится следующая информация: Gene, Product, Location, Intergenic distances. При нажатии открывается отдельное окно браузера, где более подробно представлена информация о расположении нужного гена и его ближайших соседей. Пример представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Информация о гене подробно

Также браузер предлагает дополнительные опции, представленные на рисунке 4.

Рис. 4. Дополнительные опции для работы с генами

Протеом/Ферменты

Был проведен поиск по базе белка ADP-sugar pyrophosphotase. Белок найден в базе, изображение вывода приведено на рисунке 5.

Рис. 5. Краткий вывод информации о белке

На странице вывода можно найти следующую информацию (последовательно):
Summary - информация о белке из статей, молекулярный вес, локализация, ссылки на белки, имеющие связи с данными тд. Для ферментов представлены схематические реакции, пример приведен на рисунке 6.

Рис. 6. Gene-Reaction schematic

Также, аналогично генам, есть дополнительные опции, представленные на рисунке 7.

Рис. 7. Дополнительные опции для работы с белками

Метаболизм

Карта метаболизм не содержит ферментов. Интерфейс сервиса сходен с использованным в картах Google.

Рис. 8. Обзор карты метаболизма E.coli

Возможна специфическая окраска ферментов, тогда станет доступным просмотр реакции, которую он катализирует.

Рис. 9. Покрашенный фермент и его реакция

В общем, система просмотра метаболизма похожа на таковую в KEGG.

Рост

В базе представлены описания состава около 50 сред и характеристик роста бактерии на этой среде. Приведены ссылки на работы, в которых эти описания получены. В описаниях наиболее часто используемых сред для компонентов системы часто указаны их биологические функции, представлены списки генов, нокауты по которым нежизнеспособны в данных условиях. Также можно найти краткое описание цели использования среды. Например, одна из сред M9 является минимальной для E.Coli. Все компоненты сокращены до минимума. Поэтому она используется для микроскопии: получается меньше шума.

Регуляция

Внешне карта регуляции выглядит как бактерия. Но на самом деле это иерархическая структура, где каждая точечка - отдельный белок или фактор. Фрагмент карты представлен на рисунке 10.

Рис. 10. Фрагмент карты регуляции

При нажатии появляется подробная информация о белке, похожая на таковую из карты метаболизма. В дополнение есть диаграмма регуляции данного белка, пример на рисунке 11.

Рис. 11. Диаграмма регуляции одного из белков

Также присутствует схема, показывающая регуляцию генов, если исходны белок - транскрипционный фактор. Подробно разобрана последовательность белка с разделением на мотивы/субъединицы/домены, пример на рисунке 13.

Рис. 12. Фрагмент вывода для ТФ

Рис. 13. Подробный разбор последовательности

Выводы:

Плюсы базы/сайта:

• Дружелюбный интерфейс
• Огромное количество данных
• Подробные описания
• Транспортеры и тд

Минусы

• Единственный организм

Авторы работы: Просвиров Кирилл, Погорельская Александра, Демкив Андрей.

Просвиров Кирилл. Дата последнего изменения: 4 октября 2014.