На страницу четвертого семестра

Сравнение давления отбора на разные гены (работа с веб-сервером PAL2NAL)

В данном задании мы работали с программой Pal2Nal. С помощью этой программы можно создать выравнивание кодирующих областей генов по выравниванию белковых последовательностей.

Наш белок CARB_ECOLI (большая цепь карбамоилфосфатсинтетазы). Последовательность данного белка находится здесь
Ген, кодирующий данный белок - carB. Документ EMBL V01500. Последовательность находится здесь.

Далее мы нашли гомолог нашего белка в BLASTP с процентом идентичности 76% - CARB_PSEAE из Pseudomonas aeruginosa. AC P38100. Последовательность данного белка находится здесь.
Ген данного белка carB. Документ EMBL U81259 (координаты начала и конца последовтальености: 2406 и 5627, соответственно). Последовательность гена находится здесь

С помощью программы ClustalX мы получили выравнивание аминокислотных последовательностей белков CARB_ECOLI и CARB_PSEAE. В программе Pal2Nal мы в полях запроса указали файл с выравниванием наших белков и файл с генами. Получили выравнивание генов с разбивкой на кодоны, установив Codon with aminoacid. Выравнивание находится здесь
Включив опцию Remove gaps, inframe stop codons, мы получили значения Ka и Ks (то есть, мы предполгагем, что в нуклеотидных последовательностях произошли замены, поэтому не учитываются гэпы и стоп-кодоны). Результаты здесь

Выполняем те же действия для генов с AC L36552 и L36553.

L36552 соответствует линейниая мРНК из Haliotis rufescens (морское ушко). Последовательность здесь
Продуктом является предешественник белка фертильности. AC Q25128. Последовательность белка здесь

L36553 соответствует линейная матричная РНК из Haliotis sorenseni. Последовательность здесь
Продуктом также является предшественник белка фертильности. AC Q25153. Последовательность белка здесь

Выравнивание с разбивкой на кодоны здесь
Значения Ka и Ks здесь

Рассмотрим полученные значения Ka/Ks. В случае нашего белка и его возможного гомолога это отношение составляет 0.0535, то есть меньше единцы, что указывает на возможный стабилизирующий отбор. Для пердшественников белков фертильности данное значение составляет 5.4660, то есть много больше, чем у больших цепей карбамоилфосфатсинтетазы из Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa и больше единицы, что говорит о движущем отборе. Как можно объяснить данные результаты? Большая цепь карбамоилфосфатсинтетазы выполняет большое количество функций в клетке: катализирует реакцию образования L-глутамина, участвует в биосинтезе пиримидинов, орнитиновом цикле и др. Вероятно, изменения в нуклеотидной последовательности, которые приведут к изменениям в последовательности белка, его структуры, нежелательны, так как могут привести к нарушению работы белка. Для таких белков, то есть участвующих в важнейших метаболических путях клетки, как можно предположить, движущий отбор нехарактерен. Белки фертильности отвечают за процесс оплодотворения, за совметимость половых клеток. При несовметимости клеток оплодоторение не происходит, что предотвращает межвидовые скрещивания, но при изменении в последовательности белков, что происходит в результате мутаций в нуклеотидных последовательностях, межвидовые скрещивания могут и произойти, что, может, теоретически привести (хотя гибриды могут оказаться стерильными или нежизнеспособными) к новому виду.