Задания по теме лекции 4

Отчет о выполненных заданиях присылайте А.Алексеевскому в файлах из Word или аналогичной программы

Для зачета темы достаточно выполнить одно из заданий сверх задания 0. Из задания 2 достаточно выполнить одно из 2a и 2b.

Задание 0. Посчитать вес выравнивания(обязательное для зачёта темы)

Веса определены так:

• за совпадение +2, за несовпадение -3
• штраф за 1й гэп 5, за каждый следующий 2 (аффинный штраф)

First  TGGAGTAACCAT--TTGGAGCTAGCCG
       |||..|||||.|  |.||||..|||||
Second TGGGATAACCTTTATAGGAGTCAGCCG

Задание 1. Предки каких бактерий дали начало митохондриями эукариот?

Посмотрите три слайда: [Гипотеза, следствия, сложности проверки] [Файл с последовательностями белков человека, закодированными в митохондриях]

Выполните задания для одного из митохондриальных белков из файла. Если что-то неладно с выбранным белком, возьмите другой.

1. Определите вероятный таксон бактерий, один из предков которого дал начало митохондриям эукариот. Для этого найдите гомологов выбранного белка в бактериальных белках из хорошо изученных геномов и изучите таксономию находок.
2. Проверьте, что все гомологи среди эукариотических белков закодированы в митохондриях
3. Проверьте, есть ли гомологи среди архей.

Это задание - с непредсказуемым результатом. Надеюсь, тем оно и интересно (по крайней мере - мне) Оценивается ваша работа, а не соответствие результата общепринятой точке зрения!

Указания

Приношу извинения за опоздание с формулировкой этого задания: долго искал способ выполнения задания без излишних технических трудностей. Нашел! ААл

Воспользуйтесь сервисом BLAST в банке белковых последовательностей Uniprot. В этом BLAST нельзя менять параметры (что обидно), зато можно получить выдачу результатов в формате, удобном для анализа.

• Откройте сайт Uniprot и в нем BLAST
• Скопируйте одну из последовательностей из файла в окошко BLAST. Вот пример того, что надо скопировать:

>ACZ44374.1 cytochrome c oxidase subunit II (mitochondrion) [Homo sapiens]
MAHAAQVGLQDATSPIMEELITFHDHALMIIFLICFLVLYALFLTLTTKLTNTNISDAQEMETVWTILPA
IILVLIALPSLRILYMTDEVNDPSLTIKSIGHQWYWTYEYTDYGGLIFNSYMLPPLFLEPGDLRLLDVDN
RVVLPIETPIRMMITSQDVLHSWAVPTLGLKTDAIPGRLNQTTFTATRPGVYYGQCSEICGANHSFMPIV
LELIPLKIFEMGPVFTL

• Выберите target database. Разумный вариант: Uniprot/Swissprot - хорошо аннотированная часть банка. Для задания 1a можно выбрать .. bacteria. Лучше отфильтровать только Reviewed - если их достаточное число, ну хоть несколько есть. Reviewed - это пересечение со Swissprot. Аналогично можно действовать с ..archeae или .eukaryota
• Увеличьте порог числа находок до 500 - на всякий случай
• Все остальное - по умолчанию
• Удобно запустить в отдельном окне
• Run BLAST, и дождитесь результата. На моем опыте - минуты

На странице с результатами сделайте вот что

• Отфильтруйте Reviewed, если нужно, см. выше.
• закажите нужные поля в разделе Alignments. А именно,
  • нажмите columns
  • отметьте галочкой поля:

    • в Names&Taxonomy: Gene names (primary ) - короткое имя гена

    • в sequences: gene encoded by - в этой колонке будет указано, если ген - в ДНК митохондрии
    • в sequences: length - длина последовательности, для контроля длины найденного белка
    • в taxonomic lineage:
      • SUPERKINGDOM - имеет значения: эукариоты, археи или бактерии
      • PHYLUM - отдел, высший таксон бактерий, и архей; у эукариот еще выше - царства
      • CLASS - класс, следующий таксон в иерархии
      • ORDER - порядок
      • FAMILY - семейство
  • отсортируйте названия колонок (сверху) так, чтобы было удобно смотреть
  • save
• Таблицу удобнее скачать:
  • Download
    • Format: tab separated (есть выбор Excel, но у меня Excel не открывает такой файл)
    • Uncompressed (файл не такой большой получится, можно и не сжимать)

• Откройте таблицу с помощью Excel ( Excel открывает правильно файлы с разделителем tab) или аналогичной электронной таблицей; можно даже использовать GoogleDocs, Sheets.

Проанализируйте данные. Вот небольшие рекомендации. Обращайте внимание на

• Score - нормализованный вес выравнивания белка-находки со входным белком
• Таксономию, само собой

• Напишите и пришлите ваши выводы и на чем они основаны. Пришлите также таблицу.

Задание 1'. Задание 1a выполните с помощью BLAST на сайте NCBI

• NCBI BLAST: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi

• Выбранный белок - против той же базы данных `UniprotKB/Swissprot или Refseq_proteins
• Можно ограничивать таксон, например, bacteria
• В algorithm parameters:
  • можно изменить ограничение на число находок
  • можно изменить длину слова на 3 - для большей чувствительности алгоритма
• На странице с результатом полезно посмотреть
  • полезно посмотреть[taxonomic report]

  • скачать таблицу находок; она не такая полная, как в Uniprot

Задание 2.

a. (простое) Объясните какие изменения надо внести в граф «Манхэттен с Бродвеями», чтобы можно было штрафы за концевые гэпы определять отдельно (и делать нулевыми)

b. (*)(сложное) Объясните как модифицировать граф «Манхэттен с Бродвеями», чтобы использовать аффинные штрафы за гэпы. Подсказки см. в презентации.