Практикум 3

Последовательность действий при подготовке выравниваний

1. Создан файл с протеомами интересующих бактерий

2. При помощи makeblastdb из файла с протеомами создана база для работы blastp

3. Запущен blastp белковой последовательности CLPX_ECOLI на базу протеомов интересующих бактерий с порогом на e-value 0,001 длиной слова 6 (чтобы находить только очень похожие белки) и остальными параметрами по умолчанию

4. Из выдачи blastp были извлечены ID гомологов и для них получены белковые последовательности с помощью seqret, затем было построено их множественное выравнивание при помощи muscle (несмотря на то, что один из предсказанных гомологов не имеет никакого отношения к протеазной активности (остальные входят в них в качестве АТФ зависимых шаперонов) и является белком миграции ветви при гомологичной рекомбинации (RUVB_NEIMA) он вполне законно попадает в список гомологов CLPX так как тоже является AAA белком. Мне сложно поверить, что у NEIMA такой важный белок как RUVB заменился гомологом с ветви AAA субъединиц протеазных комплексов, так как в любом случае это потребовало бы временного снижения приспособленности организма, ведь AAA субъединицы протеаз расплетают белки а не протягивают через себя двухцепочечную ДНК.)

Реконструкция и описание дерева

Дерево было реконструировано при помощи программы MEGA7, алгоритмом UPGMA с JTT моделью аминокислотых замен.

Изображение дерева

Примеры

На данном дереве одинаковым цветом отмечены ветви, белковые представители которых внутри группы являются друг другу ортологами, а взятые из разных групп белки одного организма - паралогами

Пары паралогов (если белка не 2 то внутри группы они попарно паралогичны)

• Q9HV48_PSEAE, HSLU_PSEAE, CLPX_PSEAE
• A0A0H2W8E5_YERPE, A0A384KS70_YERPE, HSLU_YERPE, CLPX_YERPE
• A8GCD8_SERP5, A8G901_SERP5, HSLU_SERP5, CLPX_SERP5
• RUVB_NEIMA, CLPX_NEIMA
• HSLU_SACD2, CLPX_SACD2

Группы ортологов

На дереве все белки расположенные внутри красного зеленого и фиолетового блоков являются попарно ортологичными.

Примеры дупликаций гена

Дупликация гена так или иначе приводит к образованию паралогов. Если дупликация происходит у некоторого общего предка группы организмов, такой паралог присутствует у большей части организмов из группы (независимое образование кластеризующихся на дереве в группу попарных ортологов паралогов маловероятно). Если же дупликация происходит у одного организма, этот паралог становится уникальным для этого организма и не образует собственной группы попарных ортологов.

• Некоторая дупликация произошедшая у общего предка выбранных организмов отделила фиолетовый блок от еще пока неразделившихся зеленого и красного блоков. Внутри фиолетового блока у 2/8 организмов (NEIMA и SACD2) этот ортолог потерялся или превратился во что то очень непохожее на самого себя и не определился как гомолог.
• Последующая дупликация произошедшая у общего предка привела к разделению зеленого и красного блоков. (внутри красного блока отсутствует ортолог для NEIMA, что может объясниться либо его потерей либо превращением во что то очень непохожее на своих соседей по ортологичному кластеру.)
• После разделения видов произошли дополнительные дупликации генов у YERPE и SERP5, приведшие к образованию желтого и синего блоков сответственно (я не уверена, что RUVB действительно близкий гомолог ААА шаперонов, поэтому умолчу о нем). Для желтого блока такая дупликация вероятнее всего произошла у паралога из фиолетового блока, для синего блока неочевидно какая "цветовая" группа паралогов SERP5 участвовала в его образовании

Примеры разделения путей эволюции белков в результате видообразования

Разделение эволюции белков в результате видообразования приводит к образованию кластеризующихся в единую ветвь на дереве ортологов. Так разделение путей эволюции белков в результате видообразования произошло внутри красного, фиолетового и зеленого блоков.

© Кристина Перевощикова, 2018