Занятие 10: Эволюция доменной архитектуры

AC: PF05139
ID: Erythro_esteras
Функция: Семейство включает в себя ферменты эритромицинэстеразы, которые, расщепляя сложноэфирную связь в молекуле антибиотика эритромицина, обеспечивают устойчивость клетки к эритромицину.
Доменные архитектуры: всего - 8, представляю 2 из них:
E9CW7_COCPS (436 последовательностей)

D3D9M8_9ACTO (44 последовательности)

Другой домен этого семейства - Pribosyltran (PF00156) - входит в состав различных ферментов с фосфорибозилтрансферазной активностью. Содержится в 26992 последовательностях у 3187 видов, входит в состав 64 различных доменных архитектур.

Распределение по таксонам: 534 последовательности у 375 видов.
Домен имеет широкую таксономическую нишу и представлен в следующих Царствах (в скобках - количество последовательностей):
Archaea (4)
Bacteria (476)
Eukaryota (52)
и еще 2 неклассифицированные последовательности.
Выравнивание последовательностей из домена
Подготовка выборки:

  • Получила таблицу с информацией об архитектуре всех последовательностей, содержащих домен PF05139 с помощью команды 
    python swisspfam_to_xls.py -z swisspfam.gz -p PF05139 -o py1.xls

  • Составила список последовательностей с указанием доменной архитектуры (с помощью сводной таблицы в Excel, где строки - последовательности, а столбцы - домены Pfam

  • В список последовательностей добавила колонку с AC (с помощью Uniprot --> ID mapping

  • Скачала полные записи всех последовательностей (Uniprot --> Retrieve)

  • Получила таксономию с помощью команды 
    python uniprot_to_taxonomy.py -i flat_text.txt -o taxonomy.xls

  • С помощью функции ВПР перенесла полученную таксономию и длины доменов в таблицу

  • Для первой доменной архитектуры я выбрала несколько царств: Археи, Эукариоты (среди них - Грибы Аскомицеты и Базидиомицеты и Высшие растения (плауны)), а также Бактерии (среди них - Актинобактерии, Протеобактерии и Фирмикуты)
    Также добавила последовательность Q81BF7_BACCR (2QGM) с известной пространственной структурой

  • Вторая доменная архитектура оказалась гораздо менее распространенной, поэтому пришлось ограничиться тем, что есть: Актинобактерии и Протеобактерии



Таблица Excel с описанием последовательностей
Выравнивание выборки последовательностей из двух архитектур





Построение филогенетического дерева выборки последовательностей

Выравнивание с отредактированными именами последовательностей
Расшифровка:
1 - доменная архитектура E9CW7_COCPS (однодоменная)
2 - доменная архитектура D3D9M8_9ACTO (двудоменная)
Pb - Протеобактерии
Ab - Актинобактерии
Cy - Цианобактерии
Ch - Chlamydiae (из царства Бактерий)
F - Фирмикуты (из царства Бактерий)
B - Bacteroidetes (из царства Бактерий)
A - Археи
E - Эукариоты


Филогенетическое дерево, построенное методом UPGMA:



Видно, что клады на дереве расположены хаотично, четкого разделения по доменным аархитектурам, либо по таксономии не произошло. На мой взгляд, это дерево построено неправильно и ориентироваться на него нельзя.
Скобочная формула


Филогенетическое дерево, построенное методом Neighbor-Joining:



Здесь, очевидно, произошло разделение по доменным архитектурам (исключение составляет одна последовательность, выделенная толстой серой линией, по-видимому это небольшая погрешность). По данному дереву я могу предположить, что доменные архитектуры E9CW7_COCPS и D3D9M8_9ACTO развивались независимо друг от друга. Также видно достаточно четкое разделение по таксонам: видно разделение на Актино- и Протеобактерий с двудоменной архитектурой; у Бактерий независимо эволюционировала однодоменная архитектура, причем в какой-то момент времени в ней выделились эукариотческая и архейная архитектуры.
Скобочная формула




Профили

Получены профили для первой и второй групп последовательностей
График зависимости числа ошибок первого (False Negatives) и второго (False Positives) рода от порогового значения score для первого профиля:



Данный профиль не позволяет отличить первую группу последовательностей

График зависимости числа ошибок первого (False Negatives) и второго (False Positives) рода от порогового значения score для второго профиля:



Второй профиль позволяет отличить вторую группу последовательностей: при пороговом значении, равном 110, число верных находок (True Positives) равно 23, верно пропущенных последовательностей (True Negativies) - 17, число ошибок первого и второго рода равны 0.
Жаль, конечно, что первый профиль получился плохо, зато второй - отличный, этого и следовало ожидать, потому что в выравнивании второй группы последовательностей, в отличие от первой, очень много высококонсервативных позиций.

Также я провела поиск по банку SwissProt, используя второй профиль. Нашлась лишь одна последовательность с доменной архитектурой D3D9M8_9ACTO, что соответствует истине. Столь малое количество находок можно объяснить тем, что уже после проведения поиска я узнала, что все последовательности из моего выравнивания (кроме одной найденной) были взяты не из SwissProt, а из TrEMBL.








E-mail: yan1303@yandex.ru
Официальный сайт ФББ
Ваши предложения :)))
Проекты
Главная страница


©Шарапова Яна