BLASTP

Программа BLASTP

Таблица 1. Результаты поиска гипотетических гомологов белка RBSB_ECOLI

	Поиск по БД Swiss-Prot	Поиск по БД PDB	Поиск по БД "nr"
1. Лучшая находка (в принципе должна соответствовать заданному белку)
Идентификатор БД	RBSB_ECOLI	1URP	NP_418207.1
E-value	4e-167	2e-154	7e-166
Вес (в битах)	586	540	586
% идентичности	100%	100%	100%
Найдены ли другие белки с теми же значениями E-value и веса в битах? Если найдены, то укажите общее число и приведите один идентификатор	не найдены	не найдены	не найдены
2. Сколько хороших кандидатов в гомологи найдено? (число находок в списке описаний, Descriptions, с E-value < 1E-10)	25	24	99
2. "Худшая" находка (последняя в выдаче с E-value < 1)
Номер находки в списке описаний (Descriptions)	124	90	6809
Идентификатор БД	PYRD_SCHPO	2TOH	YP_480637.1
E-value	0.84	0.74	0.99
Вес (в битах)	34.3	30.4	38.1
% идентичности	29%	25%	58%
% сходства	49%	43%	78%
Длина выравнивания	71	343	293
Координаты выравнивания (номера первых и последних а.о.)	query:с 218 по 281 а.о. sbjct: c 364 по 434 а.о.	query:с 92 по 171 а.о. sbjct: с 34 по 102	query:с 3 по 295 а.о. sbjct: с 1 по 293
% гэпов	9%	7%	16%

Изучаемый белок удалось найти в Swiss-Prot и "nr", а также его структуру в PDB

Описание одного и того же белка было сравнено в разных банках данных. Результаты поиска по разным банкам данных отличаются:

Вес в битах совпадает в Swiss-Prot и "nr" (586). Вес в PDB меньше (540), т.к. туда вошла лишь часть последовательности.

E-value выше всего в PDB (2e-154), т.к. была взята часть последовательности, поэтому вероятность случайного нахождения гомолога выше. E-value в банке Swiss-Prot (4e-167) меньше, чем в «nr» (7e-166).

Процент идентичности в трех банках равен 100% (белок сравнивался сам с собой)

Число потенциальных гомологов в PDB наименьшее (24), наибольшее в "nr" (99). Это объясняется разными размерами банков.

"Худшие" находки не совпадают. Объясняется объемами банков (чем больше банк, тем больше случайных находок). Из "худших" находок самая лучшая в банке "pdb" (0.74), т.к. чем меньше E-value, тем "лучше" белок (также это зависит от объема банка: чем больше, тем вероятность нахождения выше).

Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка с фильтром по таксонам

Моя задача — для изучаемого белка E. coli найти лучшего гомолога в организмах таксона, филогенетически как можно более далекого от E. coli. Для исследования предлагаются следующие таксоны: Homo sapiens, Archaea, Actinobacteria, Alteromonadales, Vibrionaceae (приведены в порядке приближения к E. coli). Критерий: E-value<0,001.

Найден лучший гомолог в организме таксона Actinobacteria (taxid:201174)

Номер находки в списке описаний	1
Идентификатор БД	CELR_THEFU
E-value	8e-13
Вес (в битах)	69.3
% идентичности	28%
% сходства	45%
Длина выравнивания	340
Координаты выравнивания (номера первых и последних а. о.)	query:с 27 по 248 sbjct:с 65 по 292
% гэпов	8%

Поиск белка по его фрагменту

Дан фрагмент:

>seq2
IPVFLLDRSIDVKDKSLYMTTVTADN

С помощью SRS я нашла полную последовательность белка:
Swiss-Prot ID: YTFQ_ECOLI
Swiss-Prot AC: P39325; Q2M678

>seq2
     MWKRLLIVSA VSAAMSSMAL AAPLTVGFSQ VGSESGWRAA ETNVAKSEAE KRGITLKIAD
     GQQKQENQIK AVRSFVAQGV DAIFIAPVVA TGWEPVLKEA KDAEIPVFLL DRSIDVKDKS
     LYMTTVTADN ILEGKLIGDW LVKEVNGKPC NVVELQGTVG ASVAIDRKKG FAEAIKNAPN
     IKIIRSQSGD FTRSKGKEVM ESFIKAENNG KNICMVYAHN DDMVIGAIQA IKEAGLKPGK
     DILTGSIDGV PDIYKAMMDG EANASVELTP NMAGPAFDAL EKYKKDGTMP EKLTLTKSTL
     YLPDTAKEEL EKKKNMGY

Таблица 2. Результаты поиска белка в Swiss-Prot по фрагменту последовательности

	Поиск по фрагменту	Поиск по полной последовательности
АС лучшей находки	P39325	P39325
E-value	1e-17	0.0
Вес (в битах)	86.7	645
Найдены ли другие белки с теми же значениями E-value и веса в битах?	не найдены	не найдены

Т.к. вес полной последовательности белка больше, чем вес фрагмента, то E-value полной последовательности будет меньше (0.0 < 1e-17).

Среди результатов последнего поиска есть выравнивание YTFQ_ECOLI (query) с моим изучаемым белком RBSB_ECOLI (sbjct):

Query  1    MWKRLLIVSAV--SAAMSSMALAAPLTVGFSQVGSESGWRAAETNVAKSEAEKRGITLKI  58
            M K   +VSAV  SA +S+ A+A   T+        + +  +  + A+ EA+K G  L +
Sbjct  3    MKKLATLVSAVALSATVSANAMAKD-TIALVVSTLNNPFFVSLKDGAQKEADKLGYNLVV  61

Query  59   ADGQQKQENQIKAVRSFVAQGVDAIFIAPVVATGWEPVLKEAKDAEIPVFLLDRSIDVKD  118
             D Q     ++  V+    +G   + I P  +      +K A  A IPV  LDR      
Sbjct  62   LDSQNNPAKELANVQDLTVRGTKILLINPTDSDAVGNAVKMANQANIPVITLDRQ---AT  118

Query  119  KSLYMTTVTADNILEGKLIGDWLVKEVNGKPCNVVELQGTVGASVAIDRKKGFAEAIKNA  178
            K   ++ + +DN+L GK+ GD++ K+  G+   V+ELQG  G S A +R +GF +A+  A
Sbjct  119  KGEVVSHIASDNVLGGKIAGDYIAKKA-GEGAKVIELQGIAGTSAARERGEGFQQAVA-A  176

Query  179  PNIKIIRSQSGDFTRSKGKEVMESFIKAENNGKNICMVYAHNDDMVIGAIQAIKEAGLKP  238
                ++ SQ  DF R KG  VM++ + A     ++  V+A ND+M +GA++A++ AG   
Sbjct  177  HKFNVLASQPADFDRIKGLNVMQNLLTAH---PDVQAVFAQNDEMALGALRALQTAG---  230

Query  239  GKDILTGSIDGVPDIYKAMMDGEANASVELTPNMAG  274
              D++    DG PD  KA+ DG+  A++   P+  G
Sbjct  231  KSDVMVVGFDGTPDGEKAVNDGKLAATIAQLPDQIG  266

Выравнивание последовательностей seq1(RBSB_ECOLI) и seq2(YTFQ_ECOLI) с помощью GenDoc (из пробного выравнивания):

>seq1 IPVITLDRQATKGEVVSHIASDNVL 
>seq2 IPVFLLDRSIDVKDKSLYMTTVTADN

Пробное выравнивание не совпало с выравниванием в BLASTP (RBSB_ECOLI- seq1 и sbjct; YTFQ_ECOLI- seq2 и query): они отличаются положением гэпов (в пробном выравнивании они начинаются после треонина (T), а в выравнивании с помощью BLAST после глутамина (Q).
пробное выравнивание:

 seq2 : IPVFLLDRSIDVKDKSLYMTTVTADN--
 seq1 : IPVITLDRQAT---KGEVVSHIASDNVL

с помощью BLASTP (фрагмент):

 IPVFLLDRSIDVKDKSLYMTTVTADN
 IPV  LDR      K   ++ + +DN
 IPVITLDRQ---ATKGEVVSHIASDNVL

Сравнение выравниваний, выданных программой BLASTP, с оптимальными глобальным и локальным выравниваниями.

Параметры выравнивания в BLAST:

Штраф за удлинение гэпа 1

Штраф за создание гэпа 11
a) Оптимальное локальное выравнивание с помощью программы water
b) Оптимальное глобальное выравнивание с помощью программы needle

Сравним полученные три выравнивания

в BLAST:

YTFQ_ECOLI  1    MWKRLLIVSAV--SAAMSSMALAAPLTVGFSQVGSESGWRAAETNVAKSEAEKRGITLKI  58
                 M K   +VSAV  SA +S+ A+A   T+        + +  +  + A+ EA+K G  L +
RBSB_ECOLI  3    MKKLATLVSAVALSATVSANAMAKD-TIALVVSTLNNPFFVSLKDGAQKEADKLGYNLVV  61

YTFQ_ECOLI  59   ADGQQKQENQIKAVRSFVAQGVDAIFIAPVVATGWEPVLKEAKDAEIPVFLLDRSIDVKD  118
                  D Q     ++  V+    +G   + I P  +      +K A  A IPV  LDR      
RBSB_ECOLI  62   LDSQNNPAKELANVQDLTVRGTKILLINPTDSDAVGNAVKMANQANIPVITLDRQ---AT  118

YTFQ_ECOLI 119   KSLYMTTVTADNILEGKLIGDWLVKEVNGKPCNVVELQGTVGASVAIDRKKGFAEAIKNA  178
                 K   ++ + +DN+L GK+ GD++ K+  G+   V+ELQG  G S A +R +GF +A+  A
RBSB_ECOLI  119  KGEVVSHIASDNVLGGKIAGDYIAKKA-GEGAKVIELQGIAGTSAARERGEGFQQAVA-A  176

YTFQ_ECOLI  179  PNIKIIRSQSGDFTRSKGKEVMESFIKAENNGKNICMVYAHNDDMVIGAIQAIKEAGLKP  238
                     ++ SQ  DF R KG  VM++ + A     ++  V+A ND+M +GA++A++ AG   
RBSB_ECOLI  177  HKFNVLASQPADFDRIKGLNVMQNLLTAH---PDVQAVFAQNDEMALGALRALQTAG---  230

YTFQ_ECOLI  239  GKDILTGSIDGVPDIYKAMMDGEANASVELTPNMAG  274
                   D++    DG PD  KA+ DG+  A++   P+  G
RBSB_ECOLI  231  KSDVMVVGFDGTPDGEKAVNDGKLAATIAQLPDQIG  266

Глобальное выравнивание:

RBSB_ECOLI         1 MNMKKLATLVSAVALSATVSANAMAKD-TIALVVSTLNNPFFVSLKDGAQ     49
                       |.|...:||||  ||.:|:.|:|.. |:........:.:..:..:.|:
YTFQ_ECOLI         1 --MWKRLLIVSAV--SAAMSSMALAAPLTVGFSQVGSESGWRAAETNVAK     46

RBSB_ECOLI        50 KEADKLGYNLVVLDSQNNPAKELANVQDLTVRGTKILLINPTDSDAVGNA     99
                     .||:|.|..|.:.|.|.....::..|:....:|...:.|.|..:......
YTFQ_ECOLI        47 SEAEKRGITLKIADGQQKQENQIKAVRSFVAQGVDAIFIAPVVATGWEPV     96

RBSB_ECOLI       100 VKMANQANIPVITLDRQ---ATKGEVVSHIASDNVLGGKIAGDYIAKKA-    145
                     :|.|..|.|||..|||.   ..|...::.:.:||:|.||:.||::.|:. 
YTFQ_ECOLI        97 LKEAKDAEIPVFLLDRSIDVKDKSLYMTTVTADNILEGKLIGDWLVKEVN    146

RBSB_ECOLI       146 GEGAKVIELQGIAGTSAARERGEGFQQAVA-AHKFNVLASQPADFDRIKG    194
                     |:...|:||||..|.|.|.:|.:||.:|:. |....::.||..||.|.||
YTFQ_ECOLI       147 GKPCNVVELQGTVGASVAIDRKKGFAEAIKNAPNIKIIRSQSGDFTRSKG    196

RBSB_ECOLI       195 LNVMQNLLTAH---PDVQAVFAQNDEMALGALRALQTAG---KSDVMVVG    238
                     ..||::.:.|.   .::..|:|.||:|.:||::|::.||   ..|::...
YTFQ_ECOLI       197 KEVMESFIKAENNGKNICMVYAHNDDMVIGAIQAIKEAGLKPGKDILTGS    246

RBSB_ECOLI       239 FDGTPDGEKAVNDGKLAATIAQLPDQIGAKGVETADKVLKGEKVQAKYPV    288
                     .||.||..||:.||:..|::...|:..|     .|...|:..|.....|.
YTFQ_ECOLI       247 IDGVPDIYKAMMDGEANASVELTPNMAG-----PAFDALEKYKKDGTMPE    291

RBSB_ECOLI       289 DLKLVVKQ-------------------    296
                     .|.|....                   
YTFQ_ECOLI       292 KLTLTKSTLYLPDTAKEELEKKKNMGY    318

Локальное выравнивание:

RBSB_ECOLI         3 MKKLATLVSAVALSATVSANAMAKD-TIALVVSTLNNPFFVSLKDGAQKE     51
                     |.|...:||||  ||.:|:.|:|.. |:........:.:..:..:.|:.|
YTFQ_ECOLI         1 MWKRLLIVSAV--SAAMSSMALAAPLTVGFSQVGSESGWRAAETNVAKSE     48

RBSB_ECOLI        52 ADKLGYNLVVLDSQNNPAKELANVQDLTVRGTKILLINPTDSDAVGNAVK    101
                     |:|.|..|.:.|.|.....::..|:....:|...:.|.|..:......:|
YTFQ_ECOLI        49 AEKRGITLKIADGQQKQENQIKAVRSFVAQGVDAIFIAPVVATGWEPVLK     98

RBSB_ECOLI       102 MANQANIPVITLDRQ---ATKGEVVSHIASDNVLGGKIAGDYIAKKA-GE    147
                     .|..|.|||..|||.   ..|...::.:.:||:|.||:.||::.|:. |:
YTFQ_ECOLI        99 EAKDAEIPVFLLDRSIDVKDKSLYMTTVTADNILEGKLIGDWLVKEVNGK    148

RBSB_ECOLI       148 GAKVIELQGIAGTSAARERGEGFQQAVA-AHKFNVLASQPADFDRIKGLN    196
                     ...|:||||..|.|.|.:|.:||.:|:. |....::.||..||.|.||..
YTFQ_ECOLI       149 PCNVVELQGTVGASVAIDRKKGFAEAIKNAPNIKIIRSQSGDFTRSKGKE    198

RBSB_ECOLI       197 VMQNLLTAH---PDVQAVFAQNDEMALGALRALQTAG---KSDVMVVGFD    240
                     ||::.:.|.   .::..|:|.||:|.:||::|::.||   ..|::....|
YTFQ_ECOLI       199 VMESFIKAENNGKNICMVYAHNDDMVIGAIQAIKEAGLKPGKDILTGSID    248

RBSB_ECOLI       241 GTPDGEKAVNDGKLAATIAQLPDQIG    266
                     |.||..||:.||:..|::...|:..|
YTFQ_ECOLI       249 GVPDIYKAMMDGEANASVELTPNMAG    274

Глобальное и BLASTP выравнивания отличаются следующими сопоставлениями:

в BLASTP: с 247 по 274 а.о.(YTFQ_ECOLI); с 239 по 266 (RBSB_ECOLI)

YTFQ_ECOLI  247  IDGVPDIYKAMMDGEANASVELTPNMAG  274
                  DG PD  KA+ DG+  A++   P+  G
RBSB_ECOLI  239  FDGTPDGEKAVNDGKLAATIAQLPDQIG  266

в глобальном: с 247 по 318 а.о.(YTFQ_ECOLI); с 239 по 296 (RBSB_ECOLI)

RBSB_ECOLI       239 FDGTPDGEKAVNDGKLAATIAQLPDQIGAKGVETADKVLKGEKVQAKYPV    288
                     .||.||..||:.||:..|::...|:..|     .|...|:..|.....|.
YTFQ_ECOLI       247 IDGVPDIYKAMMDGEANASVELTPNMAG-----PAFDALEKYKKDGTMPE    291

RBSB_ECOLI       289 DLKLVVKQ-------------------    296
                     .|.|....                   
YTFQ_ECOLI       292 KLTLTKSTLYLPDTAKEELEKKKNMGY    318

Т.к. выравнивание в BLASTP локальное, то выравнивание закончилось на позициях 274 и 266 в белках YTFQ_ECOLI и RBSB_ECOLI соответственно в отличие от глобального, а началось в белке RBSB_ECOLI не с первой аминокислоты, а со второй.

Выравнивании в BLASTP и в локальном совпадают.

	BLASTP	needle	water
Длина	276	327	276
Идентичность	31%	28.7%	31.9%
Сходство	51%	45.9%	51.8%
Гэпы	5%	12.2%	5.1%
Score(вес)	311	326	332

Все выравнивания отличаются друг от друга. Локальное выравнивание имеет такую же длину, что и в BLASTP. Из таблицы видно, что числа в локальном выравнивании и в BLASTP числа отличаются лишь тем, что в локальном они даются с десятыми (одна цифра после запятой). Разный вес возможно объясняется различиями в системе оценки выравниваний ( в матрице весов) в BLASTP и в EMBOSS. Наибольшая длина в глобальном выравнивании, т.к. сравнивается полная последовательность, а не куски. Глобальное выравнивание отличается от выравнивания в BLASTP: длина в глобальном выравнивании больше, т.к. сравнивается полная последовательность, а не частичная, как в BLASTP. Идентичность, сходство, гэпы и вес отличаются.
©Старовойтова Анна,2008