Задание к лекции 4 МФК "Биоинформатика"

Реконструируйте филогенетическое дерево нескольких млекопитающих по белку "цитохром Б"

Результат представьте в протоколе (Word'овский файл с картинкой)

• Как действовать

  • открыть страницу Uniprot (http://www.uniprot.org),

  • нажать "Advanced" (в правом верхнем углу)
  • в верхнем окошке выбрать "Protein name [DE]" и напротив написать "complex 3 subunit 3" (это альтернативное название цитохрома Б, по такому названию легче отобрать только нужные белки)

  • во втором сверху окошке выбрать "Taxonomy [OC]" и напротив начать набирать слово "Mammalia" (латинское название млекопитающих). Появится подсказка – список возможных таксонов, из которого нужно выбрать правильный (вида "Mammalia[40674]")

  • попросите показать 100 (а не 25) первых находок (сообразите, как это сделать!)
  • отметьте галочками несколько найденных белков (от 7 до 20). Это стоит делать сознательно, то есть разбираясь, какому именно зверю принадлежит белок! Google (Yandex) translate и Wikipedia в помощь!
  • нажмите кнопку Align и дождитесь результата

  • постарайтесь сохранить картинку с деревом! один из вариантов под Windows – сочетание клавиш Alt+PrtScr (копирует изображение активного окна в буфер) с последующей обрезкой в графическом редакторе. Более правильный путь – сохранить само выравнивание, затем открыть его программой Jalview и в этой программе реконструировать дерево (меню Calculate → Calculate Tree); из методов реконструкции лучше всего пока выбрать "Average Distance Using % Identity". Готовое дерево можно экспортировать из Jalview в формате PNG.

  • (* – дополнительно) поделитесь своими соображениями о правильности реконструкции.

  • (** – дополнительно) если интересно, повторите что-то подобное для птиц (Aves), растений (Viridiplantae) или грибов (Fungi).

Дополнительное задание

Говорят, что митохондрии - это потомки бактерий, "прижившихся" в клетках эукариот. Проверьте это!

Статья 2014 г. о реконструкции бактерии - предка митохондрий: Zhang Wang, Martin Wu, Phylogenomic Reconstruction Indicates Mitochondrial Ancestor Was an Energy Parasite

В геноме митохондрий человека закодировано 13 белков. Определите сколько из них имеют гомологов в геноме кишечной палочки

Идентификаторы митохондриальных белков человека такие:

P00846
P03928
P00395
P00403
P00414
P00156
P03886
P03891
P03897
P03901
P03905
P03915
P03923

• Откройте страницу программы blast

• выберите protein blast
• внесите в окошко идентификаторы всех 13-и белков (столбиком)
• Выберите параметры:
  • Database: Reference proteins
  • Organism: Escherichia coli K-12 (taxid:83333)
  • Algorithm parameters, Expect threshold: 0.0001 (это значит, что находятся только белки, гомологичные поданному на вход, с вероятностью ошибочного определения гомологичности менее одной десятитысячной)
  • BLAST и подождите ответа

  • Показывается страница находок для первой входной последовательности. Находки изображены графически (разноцветными полосками) и приведены в таблице. В таблице указана вероятность ошибки E value (5e-7 = 5*10^{(-7), "}" обозначает возведение в степень), какая часть входной последовательности гомологична находке Query cover% и процент одинаковых букв в выравнивании.

  • Для переключения на вторую и далее входные последовательности выберите их в окошке Results for:
• В протоколе напишите ответ и ваши комментарии о правдоподобности исходного предположения.

Уточнения.

1. Я написал не вполне правильно о том, что такое Expect threshold (E-value). Однако для предлагаемых значений E-value оно практически совпадает с вероятностью ошибки, т.е. нахождения негомологичного белка

2. Кишечная палочка — не ближайший потомок бактерии, ставшей митохондрией. Ближайшего потомка найдете сами, если захотите; для этого можно запустить blast по всем белкам бактерий. Не гарантирую, что ответ получится просто! Сам я не дождался ответа BLAST, ухожу домой. Поэтому не могу проложить надежную тропинку к ответу (( ААл