Учебный сайт Алены Корягиной

BLAST. Поиск гомологов белка АТФазы VirB4

Программа BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) на сайте NCBI служит для поиска последовательностей белков или нуклеиновых кислот, сходных с входной последовательностью, то есть позволяет найти гомологов белка. Для поиска белков со сходными последовательностями используют алгоритм BLASTP (protein-protein BLAST).

С помощью данного алгоритма мною был осуществлен поиск гомолов в базе данных swissprot для белка АТФазы VirB4, полученного из бактерии Thermoanaerobacter pseudethanolicus. Результатом поиска стали 18 последовательностей, для каждой из которых в таблице представлена следующая информация:

• поле Description содержит имя последовательности белка и, возможно, краткое описание, например, из какого организма белок был получен;
• поле Max score и поле Total score содержат нормированный максимальный и общий вес выравнивания соответственно. Если в последовательности ≥ 2 участков локального сходства, то значения весов в данных полях будет различно;
• в поле Query cover в поцентах указано какую часть исходной последовательности (query) покрывает находка;
• поле E-value содержит величину, отражающую количество находок с такими же параметрами в базе данных случайных последовательностей. Чем меньше значение E-value, тем больше значимость находки;
• в поле Ident указан процен совпавших аминокилотных остатков;
• поле Accession содержит идентификатор последовательности.

Была выбрана одна из находок с АС: Р18004, для нее вся вышеуказанная информация представлена в таблице 1.

Таблица 1. Информация о находке с АС: Р18004

Description	Max score	Total score	Query cover	E-value	Ident	Accession
RecName: Full=Protein TraC [Escherichia coli K-12]	76.6	76.6	64%	2e-13	23%	gi|136145|sp|P18004.1|TRAC_ECOLI

Выбранная последовательность длиной 875 а.о. содержит один участок локального сходства, расположенный с 403 по 772 а.о., а для исходной последовательности этот участок находится с 164 по 547 (общая длина последовательности 594 а.о.). На рисунке 1 представлено выравнивание участка query c выбранной находкой, также вы можете скачать его в формате fasta. Вес выравнивания равен 76.6, количество позиций — 406, из которых в 92 (23%) позициях аминокислотные остатки совпадают, 170 (41%) позиций имеют положительное значение в матрице выравнивания, а 58 (14%) содержат гэпы.

Рис.1. Выравнивание участка query c выбранной находкой (АС: Р18004).

Далее была построена карта локального сходства участка query c выбранной находкой (рис.2.). Участок query располагается по оси абцисс, а участок локальньного сходства из выбранной находки по оси ординат. Исходя из полученной карты, можно сделать вывод, что рассматриваемые участки локального сходства практически полностью гомологичны. Имеется 15 точек разрыва линии, а значит в соответствующих местах последовательностей произошли вставки или делеции. В выравнивании данные разрывы отображаются гэпами.

Рис.1. Кaрта локального сходства частка query c выбранной находкой (АС: Р18004). Рисунок получен с помощью функции bl2seq на сайте NCBI

Также для исследуемого белка АТФазы VirB4 из бактерии T. pseudethanolicus были найдены гомологи в двух других доменах. Для этого в окне запуска BLAST в поле Organism было введено соответствующие надцарства:  Eukaryota и Аrchaea.

Результатом первого поиска стали 6 последовательностей, из которых только у двух значение E-value было меньше 0.001. Стандартная информация об этих находках представлена в таблице 2. Белок первой находки (белок TRSE) длинной 337 а.о. получен из микроспоридии, а гипотетический белок из второй находки длинной 840 а.о. получен из желтолихорадочного комара.

Таблица 2. Информация о двух эукариотических гомологах для белка АТФазы VirB4

Description	Max score	Total score	Query cover	E-value	Ident	Accession
TRSE protein [Enterocytozoon bieneusi H348]	62.8	62.8	51%	4e-08	22%	XP_002652324.1
hypothetical protein AaeL_AAEL015530 [Aedes aegypti]	58.5	58.5	48%	2e-06	25%	XP_001647668.1

Результатом поиска гомологов в надцарсве Архей стало 100 последовательностей (E-value > 0.001). Из них были выбраны 12 последовательностей, информация о которых представлена в таблице 3, и по которым было построено множественное выравнивание (вы можете скачать выравнивание в формате fasta и проект в формате jar )

Таблица 3. Информация о 12 гомологах белка АТФазы VirB4 из надцарства архей

Description	Max score	Total score	Query cover	E-value	Ident	Accession
hypothetical protein [candidate division DUSEL4 archaeon SCGC AAA011-L22]	147	147	78%	3e-36	27%	WP_018203263.1
transfer complex protein [Candidatus Halobonum tyrrellensis]	140	140	96%	7e-34	26%	WP_023395986.1
transfer complex protein [Haloferax prahovense]	123	123	87%	2e-28	25%	WP_008094506.1
hypothetical protein [Natrialba taiwanensis]	124	124	84%	3e-28	25%	WP_006825893.1
hypothetical protein Htur_4995 [Haloterrigena turkmenica DSM 5511] >ref|WP_012945967.1| hypothetical protein [Haloterrigena turkmenica]	122	122	84%	1e-27	25%	YP_003406397.1
transfer complex protein [Haloarcula vallismortis]	117	117	97%	3e-26	24%	WP_004517778.1
transfer complex protein [Haloarcula marismortui ATCC 43049] >ref|WP_004594535.1| transfer complex protein [Haloarcula]	117	117	97%	4e-26	24%	YP_134360.1
Type IV secretory pathway VirB4 protein-like protein [Haloferax mucosum]	117	117	94%	4e-26	23%	WP_008319460.1
Type IV secretory pathway VirB4 protein-like protein [Haloarcula hispanica ATCC 33960] >ref|YP_008873754.1| hypothetical protein HISP_16150 [Haloarcula hispanica N601] >ref|WP_014030626.1| Type IV secretory pathway VirB4 protein-like protein [Haloarcula hispanica]	107	107	94%	7e-23	22%	YP_004785728.1
putative TrbE protein [Fervidicoccus fontis Kam940] >ref|WP_014557243.1| TrbE protein [Fervidicoccus fontis]	103	103	93%	8e-22	23%	YP_005841546.1
transfer complex protein-like protein [Haloferax volcanii DS2] >ref|WP_004042170.1| transfer complex protein-like protein [Haloferax volcanii]	90.9	90.9	42%	7e-18	28%	YP_003536305.1
type VI secretion protein [Aciduliprofundum boonei]	87.8	87.8	79%	6e-17	24%	WP_008085212.1