ВЫРАВНИВАНИЕ ГЕНОМОВ

АНАЛИЗ КРУПНЫХ ГЕНОМНЫХ ПЕРЕСТРОЕК

В данном практикуме рассматривались геномы бактерии Streptococcus thermophilus.Streptococcus thermophilus - вид грамположительных факультативно анаэробных бактерий. Streptococcus thermophilus относится к группе молочнокислых бактерий, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты. Благодаря этому свойству он широко используется в пищевой промышленности при приготовлении различных молочных продуктов, включая ряженку, йогурты, варенцы, сметаны, моцареллы и других сыров.

В Таблице 1 приведена основная информация о трех геномах Streptococcus thermophilus, исполльзовавшихся в потсроении выравнивания.

Таблица 1. Информация об используемых геномах Streptococcus thermophilus.

ID	Штамм	Длина генома	Тип
CP000024	CNRZ1066	1796226 bp	кольцевой
CP022547	B59671	1821173 bp	кольцевой
CP012588	MN-BM-A01	1876516 bp	кольцевой

Данные хромосомы были выравнены при помощи blast2seq, алгоритма blastn. Параметры задавались по умолчанию. Ниже представлены карты локального сходтва для трех выравниваний геномов:

Рис.1 Карта локального сходства геномов CP000024.1 и CP022547.1

Рис.2 Карта локального сходства геномов СP012588.1 и CP000024.1

Рис.3 Карта локального сходства геномов СP012588.1 и СP022547.1

Ниже в Таблице 2 представлена основаная информация о трех построенных выравниваниях:

Таблица 2. Характеристика выравниваний

Выравнивание	CP012588.1-CP000024.1	СP012588.1 - СP022547.1	CP000024.1 - CP022547
Ident%	99%	99%	99%
E-value	0.0	0.0	0.0
Max score	1.821e+05	1.982e+05	2.014e+05
Query cover	93%	91%	94%
Чиссло находок	3285	3508	2965
Карта
Наибольшая находка
Длина	102490	111975	114287
Ident%	99.420	99.296	99.113
E-value	0.0	0.0	0.0
Max score	1.821e+05	1.982e+05	2.014e+05
q. start - q. end	1662107 - 1764548	1599495 - 1711426	501605-615811

Также в таблицах 3-5 можно ознакомится с находками для выравниваний, обладающих наибольшей длинной:

Таблица 3. Оновные находки для выравнивания CP012588.1 и CP000024.1

% identity	alignment length	mismatches	gap opens	q. start	q. end	s. start	s. end	evalue	bit score
99.420	102490	531	29	1662107	1764548	1	102475	0.0	1.821e+05
99.141	84285	661	29	1238679	1322935	1390743	1474992	0.0	1.487e+05
99.052	72030	640	29	319179	391179	501800	573815	0.0	1.267e+05
99.070	58595	438	22	1488070	1546639	1635030	1693542	0.0	1.032e+05
97.614	53429	989	117	392577	445848	573816	627115	0.0	90335
99.282	48877	310	21	494787	543645	680952	729805	0.0	86503
99.262	47940	321	22	251354	299269	436708	484638	0.0	84788
98.637	46426	507	39	786923	833237	796504	750094	0.0	80808
99.190	44428	304	25	1805450	1849852	144379	188775	0.0	78435
99.412	44066	191	15	1194639	1238686	1346661	1390676	0.0	78294

Таблица 4. Оновные находки для выравнивания CP012588.1 и CP022547.1

% identity	alignment length	mismatches	gap opens	q. start	q. end	s. start	s. end	evalue	bit score
99.296	111975	704	53	1599495	1711426	1086390	1198323	0.0	1.982e+05
98.986	105317	874	72	194051	299269	1524726	1629946	0.0	1.850e+05
99.042	74748	608	40	1255970	1330671	757912	832597	0.0	1.315e+05
98.998	72082	620	35	319179	391179	1648263	1720323	0.0	1.267e+05
99.565	64758	259	19	121071	185815	1455489	1520236	0.0	1.154e+05
99.229	54184	344	19	1492473	1546639	994361	1048487	0.0	95810
99.520	52865	208	19	1711706	1764548	1199824	1252664	0.0	94146
99.160	50566	371	16	1135852	1186374	644501	695055	0.0	89250
99.316	50014	275	21	38269	88260	1378555	1428523	0.0	88618
98.467	50096	665	35	562336	612391	391324	341292	0.0	86815

Таблица 4. Оновные находки для выравнивания CP012588.1 и CP022547.1

% identity	alignment length	mismatches	gap opens	q. start	q. end	s. start	s. end	evalue	bit score
99.113	114287	906	41	501605	615811	1648069	1762327	0.0	2.014e+05
99.219	112274	802	37	114220	226441	1260580	1372830	0.0	1.984e+05
99.435	78922	401	14	1639432	1718322	994361	1073268	0.0	1.403e+05
99.510	73118	311	17	1060915	1133997	425946	499051	0.0	1.302e+05
99.442	72101	348	31	987610	1059694	353903	425965	0.0	1.281e+05
99.470	67589	337	13	242255	309831	1386105	1453684	0.0	1.202e+05
99.292	66977	405	26	1408044	1474992	757912	824847	0.0	1.186e+05
99.492	66397	280	26	1568652	1635034	921669	988022	0.0	1.182e+05
99.459	60306	295	17	436708	497004	1582024	1642307	0.0	1.072e+05
99.424	59343	286	17	49632	108955	1199824	1259129	0.0	1.054e+05

АНАЛИЗ КРУПНЫХ ГЕНОМНЫХ ПЕРЕСТРОЕК

Рис.1 Карта локального сходства геномов CP000024.1 и CP022547.1	На данной карте по горизонтали расположен геном CP000024.1, по вертикали CP022547.1. Перестройка, изображенная на карте, соответствует транслокации участка длинной приблизительно в 600 тыс пн. (около трети генома) из начала генома в конец. Однако т.к. рассматриваемые геномы - кольцевые, следовательно участи начала и конца геномов на картах совпадают друг с другом, а значит перестройки не происходило. Видимо, точки начала секвенирования для двух геномов не совпали.
На карте по горизонтали расположени геном СP012588.1, по вертикали CP000024.1. Трансолокация начального участка генома CP000024.1. объясняется аналогично предыдущему случаю. Помимо этого на карте можно наблюдать инверисию крупного участка приблизительно с 550 тыс. нуклеотида по 850 тыс. (по горизонтали).	Рис.2 Карта локального сходства геномов СP012588.1 и CP000024.1
Рис.3 Карта локального сходства геномов СP012588.1 и СP022547.1	По горизонтали расположен геном СP012588.1, по вертикали СP022547.1. Транслокация объясняется аналогично первому случаю. Также на карте присутствует уже виденная ранее инверсия - инвертированный участок приблизительно такой же длинный что и рассмотренный на второй карте. Больше крупных перестроек на карте не наблюдается.

Таким образом, основываясь на картах локального сходства, можно сделать вывод, что геномы CP000024.1 и CP022547.1 достаточно близки друг к другу, между ними не происходило крупных перестроек. А геном СP012588.1, наоборот, отличает от обоих крупная инверсия участка длиной приблизительно в 300 тыс. пн. Таким образом, можно предположить, что штамм MN-BM-A01 эволюционно более новый.

Главнaя страница