В данном практикуме ищем гомологи белка CLPX_ECOLI (АТФ-связанной субъединицы ClpX АТФ-зависимой протеазы Clp) среди бактерий из первого практикума.

  1. Для этого из директории /P/y20/term4/Proteomes копируем протеомы выбранных бактерий к себе в папку, потом в один файл:
    2. cat selected_bacteria_proteomes > proteomes.fasta
  2. Делаем из них базу при помощи команды:
    3. makeblastdb -dbtype prot -in proteomes.fasta -out proteomes
  3. Затем запускаем blastp на kodomo (выдача без названия и выравнивания приведена ниже):
    4. blastp -query CLPX_ECOLI.fasta -db proteomes -evalue 0.001 -out clpx.blastp
                                                                      Score     E
  Sequences producing significant alignments:                         (Bits)  Value

  sp|Q820F8|CLPX_STRAW ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...  535     0.0   
  tr|Q1AVT0|Q1AVT0_RUBXD ATP-dependent Clp protease ATP-binding s...  524     0.0   
  sp|Q8FN57|CLPX_COREF ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...  518     0.0   
  sp|Q6NFU7|CLPX_CORDI ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...  518     0.0   
  sp|A0LSV2|CLPX_ACIC1 ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...  517     0.0   
  tr|Q47MU4|Q47MU4_THEFY ATP-dependent Clp protease ATP-binding s...  516     0.0   
  sp|B0RAS4|CLPX_CLAMS ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...  491     1e-173
  tr|Q1AU05|Q1AU05_RUBXD ATPase AAA-2 OS=Rubrobacter xylanophilus...  52.0    3e-07 
  tr|Q8FMH5|Q8FMH5_COREF Putative endopeptidase Clp ATP-binding c...  47.0    1e-05 
  tr|Q6NFB1|Q6NFB1_CORDI ATP-dependent Clp protease ATP-binding s...  45.8    3e-05 
  tr|A0LW31|A0LW31_ACIC1 AAA ATPase, central domain protein OS=Ac...  45.4    3e-05 
  tr|Q47MZ2|Q47MZ2_THEFY ATPase OS=Thermobifida fusca (strain YX)...  43.9    1e-04 
  tr|A0LRB8|A0LRB8_ACIC1 ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  43.5    1e-04 
  tr|Q1AY82|Q1AY82_RUBXD ATPase AAA-2 OS=Rubrobacter xylanophilus...  43.5    1e-04 
  sp|A0LR74|FTSH_ACIC1 ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  43.1    2e-04 
  tr|Q82QV8|Q82QV8_STRAW Putative AAA family ATPase OS=Streptomyc...  41.6    3e-04 
  tr|Q47KU4|Q47KU4_THEFY ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  42.0    4e-04 
  tr|Q82EE9|Q82EE9_STRAW ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  41.6    5e-04 
  tr|Q82EB8|Q82EB8_STRAW Putative ATP-dependent Clp protease OS=S...  41.6    6e-04 
  tr|B0RHW4|B0RHW4_CLAMS ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  41.2    7e-04 
  sp|Q1AV13|FTSH_RUBXD ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  40.8    9e-04 
  tr|Q6NF92|Q6NF92_CORDI ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  40.8    0.001

С помощью программы Jalview делаем выравнивание полученных последовательностей (алгоритм muscle с параметрами по умолчанию) и реконструируем филогению с помощью MEGAX (метод Neighbour Joining). На рис.1. приведено реконструированное дерево белков.

tree1
Рис.1. Филогенетическое дерево гомологов белка CLPX_ECOLI

Скобочная формула:

(((((((((A0LRB8_ACIC1,Q47KU4_THEFY),Q82EE9_STRAW),B0RHW4_CLAMS),FTSH_RUBXD),Q6NF92_CORDI),FTSH_ACIC1),A0LW31_ACIC1),Q82QV8_STRAW),(Q1AVT0_RUBXD,((CLPX_CORDI,CLPX_COREF),(CLPX_CLAMS,(CLPX_ACIC1,(CLPX_STRAW,Q47MU4_THEFY))))),(Q47MZ2_THEFY,(Q1AY82_RUBXD,(Q1AU05_RUBXD,(Q82EB8_STRAW,(Q8FMH5_COREF,Q6NFB1_CORDI))))));

Выделим группы ортологов, покрасим их в разные цвета (см. рис. 2) и выделим по три пары ортологов и паралогов, смотря на исходное филогенетическое дерево (рис. 1).
Ортологи - гомологичные белки из разных организмов, причём, разделение их общего предка на линии, ведущие к ним, произошло в результате видообразования.
Паралоги - гомологичные белки из одного организма.

Ортологи:

  1. A0LRB8_ACIC1 и Q47KU4_THEFY
  2. CLPX_CORDI и CLPX_COREF
  3. CLPX_STRAW и Q47MU4_THEFY

Паралоги:

  1. FTSH_ACIC1 и CLPX_ACIC1
  2. Q82EE9_STRAW и CLPX_STRAW
  3. FTSH_RUBXD и Q1AVT0_RUBXD
tree2
Рис.2. Филогенетическое дерево гомологов со схлопнутыми группами ортологов

Рассмотрим ортологичные группы белков:

  1. FtsH (АТФ-зависимая металлопротеаза FtsH): всего 6 бактерий содержат этот белок, филогения белков не соответствует филогении бактерий, приведённой в первом практикуме. Белки FTSH_ACIC1 и A0LRB8_ACIC1 выполняют одну и ту же функцию и из одного организма Acidothermus cellulolyticus, однако первый взят из раздела swiss-prot, а второй - из TrEMBL Uniprot (рис.3).
    2. tree3
    Рис.3. Филогенетическое дерево FtsH белков
  2. ClpX (АТФ-связанная субъединицы ClpX АТФ-зависимой протеазы Clp): все 7 бактерий содержат этот белок, филогения белков соответствует филогении бактерий из первого практикума (рис.4).
    3. tree4
    Рис.4. Филогенетическое дерево ClpX белков