Практикум №2. Практикум по визуализации деревьев.

1. Составление списка гомологичных белков, включающих паралоги

Для выполнения данного задания я скопировала в свою директорию протеомы выбранных мною бактерий. Затем объединила их в один файл - all.fasta командой:

cat *.fasta > all.fasta

Далее создала локальную базу данных и произвела поиск гомологов командами:

makeblastdb -in all.fasta -dbtype prot -out db.fasta

blastp -query clpx.fasta -db db.fasta -out blastp.out -evalue 0.001 -outfmt 7

Получены следующие находки:

                                                                      Score     E
Sequences producing significant alignments:                          (Bits)  Value

sp|A1SME0|CLPX_NOCSJ ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun...  528     0.0   
sp|Q9CBY6|CLPX_MYCLE ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun...  519     0.0   
sp|Q8FN57|CLPX_COREF ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun...  518     0.0   
sp|A0JXL2|CLPX_ARTS2 ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun...  516     0.0   
tr|Q47MU4|Q47MU4_THEFY ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...  516     0.0   
sp|Q6AFZ6|CLPX_LEIXX ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun...  509     0.0   
sp|Q8G5R1|CLPX_BIFLO ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun...  432     7e-150
tr|A0K1M3|A0K1M3_ARTS2 ATPase AAA-2 domain protein OS=Arthrobacte...  54.3    4e-08 
tr|Q8G871|Q8G871_BIFLO Protease OS=Bifidobacterium longum (strain...  51.2    5e-07 
tr|Q8FMH5|Q8FMH5_COREF Putative endopeptidase Clp ATP-binding cha...  47.0    9e-06 
tr|Q47MZ2|Q47MZ2_THEFY ATPase OS=Thermobifida fusca (strain YX) O...  43.9    9e-05 
sp|Q8G6B7|RUVB_BIFLO Holliday junction ATP-dependent DNA helicase...  42.7    1e-04 
tr|Q6ACQ0|Q6ACQ0_LEIXX ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  43.1    1e-04 
tr|Q8G3S2|Q8G3S2_BIFLO ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  43.1    1e-04 
sp|A0JXB1|RUVB_ARTS2 Holliday junction ATP-dependent DNA helicase...  42.4    2e-04 
tr|A1SDV1|A1SDV1_NOCSJ ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  42.0    3e-04 
tr|Q47KU4|Q47KU4_THEFY ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  42.0    4e-04 
tr|A0JR82|A0JR82_ARTS2 ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  41.6    4e-04 
tr|A0K236|A0K236_ARTS2 AAA ATPase, central domain protein OS=Arth...  41.6    4e-04 
sp|Q9CD58|FTSH_MYCLE ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS=M...  40.8    8e-04 
sp|A1SJA7|RUVB_NOCSJ Holliday junction ATP-dependent DNA helicase...  40.4    8e-04 
sp|P24428|CLPC_MYCLE Probable ATP-dependent Clp protease ATP-bind...  40.4    0.001 
tr|Q8FMG2|Q8FMG2_COREF ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  40.4    0.001

Реконструкция и визуализация

Реконструировала дерево найденных гомологов программой FastME c параметрами: "Gamma distributed rates across sites" — No, "Starting tree" — BIONJ, "No refinement", 100 бутстреп реплик. Текстовая выдача

Рис.1. Дерево найденных гомологов.

Сделала укоренение дерева в среднюю точку. Исходя из изображения, можно выделить следующие ортологи: CLPX_ARTS2 и CLPX_LEIXX, CLPX_NOCSJ и CLPX_MYCLE, RUVB_ARTS2 и RUVB_NOCSJ. Паралоги - A0JR82_ARTS2 и A0K236_ARTS2, Q8G871_BIFLO и CLPX_BIFLO, CLPC_MYCLE и CLPX_MYCLE.

Рис.2. Дерево с разукрашенными группами ортологов. Красным разукрашена группа АТФ-зависимых Clp протеаз, а фиолетовым - АТФ-зависимых цинковых металлопротеаз.

Рис.3. Дерево со схлопнутыми ветвями. Соотвестие цветов такое же, как на Рис.2.

В обоих группах представлены белки из всех выбранных мною бактерий. Группа АТФ-зависимых Clp протеаз очень похожа на эталонное дерево бактерий, отличается только положение ветви бактерии MYCLE. Группа АТФ-зависимых цинковых металлопротеаз существенно отличается от эталонного дерева.