Практикум по биоинформатике для студентов каф. вирусологии

Сентябрь 2026

Сергей Александрович Спирин (sas@belozersky.msu.ru)

Ведомость

Занятие 1. Банки последовательностей и поиск по аннотации

9 сентября 2026, среда, 9:30 – 12:45

Коды и названия канонических аминокислот

[ презентация (DBs) ]   [ задания ]  [ указания ]

Занятие 2. Выравнивание, филогения, BLAST

16 сентября 2026, среда, 9:30 – 12:45

[ презентация (выравнивания) ]  [ презентация (BLAST) ]  [ задания ]

Занятие 3. Визуализация пространственных структур: Jmol

23 сентября 2026, среда, 9:30 – 12:45

[ задания ]   [ презентация ]  

[ памятка по Jmol ]

Зачётное задание

Цель: для вирусного белка охарактеризовать несколько консервативных позиций с использованием пространственной структуры гомолога.

Срок: 15 октября 2026

1. Выберите любой вирусный белок, у которого есть гомолог с известной пространственной структурой. Условия: структура самого белка неизвестна, процент идентичности с гомологом из PDB не менее 40%. Используйте BLAST по банку PDB.

2. Найдите несколько (5–10) гомологов этого белка у других вирусов. Выбирайте гомологи с процентом совпадающих остатков 30%–60%.
3. Постройте выравнивание исходного белка и его гомологов, включая тот гомолог, для которого есть структура.
4. Выберите 5 консервативных позиций в выравнивании и выделите их в структуре средствами Jmol.
5. Для объяснения причин консервативности исследуйте контакты выбранных остатков с другими остатками или лигандами.

Результат должен включать три файла:

1. Протокол, который должен содержать:
   • информацию об исходном белке: описание, название вируса, Uniprot AC;
   • PDB код 3D-структуры, к какому белку какого вируса она относится, какова степень сходства с исходным белком (покрытие выравниванием и процент идентичности, выданные BLAST'ом);
   • рисунок, полученный из структуры средствами Jmol, с выделенными консервативными остатками, сопровождаемый понятной подписью (что каким цветом изображено);
   • список отмеченных консервативных остатков (их "адреса" в структуре, например "аргинин 75 цепи A", и в исходном белке, например "аргинин 78");
   • предположение о том, почему эти остатки консервативны. Кроме структуры, можно использовать данные из литературы и из аннотаций записи с последовательностью белка. Указать источник обязательно.

2. Выравнивание в формате JalView (файл .jvp) с отмеченными консервативными позициями.

3. Скрипт для Jmol, который загружает выбранную структуру и выделяет на ней консервативные остатки.

Предостережения.

• Будьте внимательны при установлении соответствия между буквами в последовательности и остатками в структуре! Номер колонки в выравнивании, номер остатка в конкретном белке и номер того же остатка в записи PDB — это, вообще говоря, три разных числа!
• Консервативные позиции выравнивания надо выбирать так, чтобы соответствующие остатки были представлены в структуре!

Подсказка: как искать нужные остатки в структуре

Предположим, вам нужно найти консервативный лизин в исходном белке и в структуре. В исходном белке всё просто: в Jalview наводите курсор мыши на нужную букву K и в левом нижнем углу окошка видите номер.

Чтобы найти его в структуре, проще всего воспользоваться контекстом. Скажем, слева от этого K в последовательности, соответствующей структуре, стоят буквы AEG, а справа LNL. Значит, вам нужно найти в цепи из PDB последовательность AEGKLNL, скорее всего она там одна.

Чтобы увидеть последовательность цепи A, можно выполнить в Jmol такие команды:

select :A
show sequence

после чего поискать глазами. Конечно, для такого поиска нужно знать соответствие однобуквенных и трёхбуквенных обозначений аминокислотных остатков (но их и без этого нужно знать).

Но проще всего воспользоваться ещё одним вариантом оператора within, а именно within с первым аргументом sequence:

restrict :A
color cpk
backbone only
backbone 0.3
select within(sequence, "AEGKLNL")
color green

после чего нужный участок цепи выделится зелёным на сером фоне, останется только ткнуть мышкой в его середину и посмотреть номер остатка K (т.е. Lys).