Гомология белков
Protein mothers against decapentaplegic
Белок Protein mothers against dpp (коротко Mad) это белок из семейства SMAD белков, распространюящих сигнал рецептора белков семейства TGF-B.
Он был открыт в результате исследования регуляторных каскадов Drosophila melanogaster, было обнаружено, что мутация в нём репрессирует работу гена decapentaplegic, ключеовго морфогена в развитии Drosophila.
Название белка является комичной отсылкой к движению "Матери против нетрезвого вождения". (У этого белка также есть родственные белки Daughters against dpp)
Для выполнения практикума была взята последовательность Protein mothers against decapentaplegic, isoform A, по ней поставили BLAST (в параметрах 10000 находок).
Изображение получено с помощью программы BLAST.
В исследуемом белке обнаружены домены, характерные для этого семейства белков. Ближе к N концу находится MH1 домен (MAD homology 1), а на C конце MH2 домен (MAD homology 2).
Из результатов BLAST были взяты 70 последовательностей с разными E-value. Для них было построено множественное выравнивание, из которого были удалены совсем не похожие и почти идентичные последовательности.
Изображение получено с помощью программы Jalview.
Изображение получено с помощью программы Jalview.
Красной рамкой отмечен блок SLVKKL, все 6 позиций функционально консервативны за исключениями в двух последовательностях по первой позиции и в одной по третьей: S->N, S->A, V->Y.
Изображение получено с помощью программы Jalview.
Красной рамкой отмечен блок RTLDGR, все 6 позиций функционально консервативны за исключением в одной последовательности по третьей позиции: L->Q.
Изображение получено с помощью программы Jalview.
Красной рамкой отмечен блок LPHVIYCRLWRWPDL, все 15 позиций функционально консервативны за исключениями в одной последовательности по седьмой позиции, в одной по десятой, в трех по двенадцатой: A->T, W->Y, W->Y (3). В некоторых последовательностях аминокислоты заменены на функционально похожие: F->L, I->V, A->C, L->V, L->M, W->F.
Изображение получено с помощью программы Jalview.
Красной рамкой отмечен фрагмент выравнивания, который легко ошибочно принять за блок: 10 позиций без гэпов, функционально похожие аминокислоты в одинаковых позициях, отмечены одним цветом. Однако на большом выравнивании мы видим, что В одной позиции могут находится аминокислоты разных классов, так например в 8 может быть либо Y либо F и т. д. .
Изображение получено с помощью программы Jalview.
Красной рамкой отмечен блок HIGKGV, все 6 позиций функционально консервативны за исключениями в одной последовательности по первой позиции, в одной по четвертой: H->E, K->N.
Изображение получено с помощью программы Jalview.
/Красной рамкой отмечен блок IRMSFVKGWG(P|A)DY, c первой по десятую и с одинадцатой по двенадцатую позиции функционально консервативны за исключением в одной последовательности по одинадцатой позиции: D->Q. F А вот в десятой позиции могут стоять, как P так и A. Возможно эту часть даже не стоило включать в блок, но обращать внимание на такие элементы несомненно необходимо.
Заключение
О гомологичности белков можно судить, как минимум по 7 блокам. Эти элементы консервативны у достаточно далеких орагнизмов (Drosophila melanogaster, Homo sapiens, Danio Rerio, Ovis aries, Ancylostoma ceylanicum), что свидетельствует об эволюционной древности семейства SMAD. Отбор был направлен сторону сохранения этого варианта последовательности, значит он очень важен для функционирования клеточных каскадов.
"— Мама-а!
— Мама ушла!
— Чья мама ушла?
— По счастью, у нас с вами разные мамы...
— И они, мамы, обе ушли?"
Ирония судьбы, или С лёгким паром!
©Бакулин Артемий, 2018