Практикум 11.

Задание 1.

Отличие глобального выравнивания от локального в том, что последовательности должны быть гомологичны полностью, в то время как в локальном гомологичны только домены и штрафов из-за различия последовательностей между ними нет. Для глобального выравнивания использовала команду needle, для локального water. Параметры использовала по умолчанию: -gapopen - штраф за открытие гэпа 10.0, -gapextend - штраф за продолжение гэпа 0.5, -endweigh - разрешение штрафовать концевые гэпы 10.0, -endextend - штраф за продолжение концевого гэпа 0.5, матрица весов EBLOSUM62 (для белковых послеовательностей). Для того чтобы сохранить выравнивание в формате fasta использовала команду -aformat3 fasta.

Использовала следующие белки:

Шаперонный белок DnaK (DNAK_HALWD)
Шаперонный белок DnaK (DNAK_MYCS2)

Рисунок 1. Глобальное выравнивание(сверху) и локальное выравнивание(снизу).

Таблица1. Сравнение глобального и локального выравниваний.

Выравнивание	Длина выравнивания	Гэп	Гэп, %	Identity abs	Identity percent	Similarity abs	Similarity percent	Число инделей	Вес выравнивания
needle	654	45	6,9%	351	53,7%	438	70,0%	7	1730,5
water	648	41	6,3%	349	53,9%	456	70,4%	5	1732

Можно заметить что глобальное и локальное выравнивания отличаются незначительно,в локальном выравнивании немного меньше процент гэпов и длина, но выше процент абсолютно и функционально консервативных позиций и вес выравнивания.

Задание 2.

Сравнивала свой белок - металло-бета-лактамаза подкласса B3(A0A109QC07_9BRAD, функция - ) с пятью следующими негомологичными белками:

Предполагаемая ацил-CoA-синтетаза (тип формирования NDP) - Q82M39_STRAW
Сиалидаза - A0A0B5QAX8_CLOBE
АДФ-рибоза пирофосфатаза -A0A0X8D5E1_9BACL
Селеноцистеин-специфический фактор удлинения трансляции -A0A1B1RYY2_9BACL
Гамма-глутамилтранспептидаза - A8FC81_BACP2

Таблица2. Локальное выравнивание негомологичных белков.

Идентификатор белка	Длина выравнивания	Гэп	Гэп, %	Identity	Identity,%	Similarity	Similarity,%	Число инделей	Вес выравнивания
Q82M39_STRAW	335	102	30,4%	60	17,9%	112	33,4%	16	53,0
A0A0B5QAX8_CLOBE	329	126	38,3%	62	18,8%	100	30,4%	14	53,5
A0A0X8D5E1_9BACL	172	53	30,8%	35	20,3%	62	36,0%	7	53,5
A0A1B1RYY2_9BACL	356	105	29,5%	72	20,2%	127	35,7%	18	52,5
A8FC81_BACP2	137	32	23,4%	39	28,5%	59	43,1%	7	59,5

Рисунок 2. Сравнение выравнивания гомологичных (сверху) и негомологичных белков(снизу).

Можно заметить, что процент абсолютно консервативных и функционально консервативных позиций негомологичных белков значительно меньше, примерно 20 и 35 процентов соответственно (у гомологичных 54 и 70). Также увеличивается число инделей(зависит от длины выравнивания, так для выравнивания длиной 330 - примерно 15, у гомологичных - для длины в 650 - 6 инделей) и процент гэпов (около 30 у негомолгичных и 6,5 у гомологичных). Значительно меньше длина (330 - 170 против 650) и вес выравнивания (53 против 1730).

Задание 3.

Рисунок 3. Выравнивание гомологичных белков несколькими программами (локальное, глобальное и T-coffee сверху вниз).

Как можно заметить, выравнивания практически идентичны. Отличия:

Локальное обрезает концы с гэпами в начале и конце выравнивания - (1-4 позиции в двух других выравниваниях, аспарагин и лизин из второй последовательности - две последних аминокислоты). Локальное выравнивание короче по длине.
В выравнивании T-coffee стоит гэп напротив глутамата в позиции 78. В двух других напротив предыдущего глутамата. Также T-coffee ставит гэр по-другому в 163 позиции. Аспартат(отрицательно заряжен) функционально не консервативен ни лизину(положительно заряжен) ни глицину(неполярный). Однозначно сказать какое выравнивание правильное нельзя.
Также программы по-разному выбирают, где поставить индели. Локальное и глобальное выравнивание - 528-535 позиции.562-565(укорочен за счет еще одного гэпа в 544, а также отсутствия гэпов в 564-565) . На мой взгляд, более правильное выравнивание T-coffee. (Чем меньше инделей - тем лучше. T-coffeeукорачивает его и заменяет на 1).
Также можно наблюдать различия в фенилаланине и гистидине, находящихся в позициях 607-608 в локальном выравнивании. С одной стороны, одна большая делеция вероятнее двух, расположенных очень близко. Однако, гистидин встречается в "выпавшем" куске последовательности гомолога довольно часто и можно решить, что он гомологичен какому-нибудь гистидину. Кроме того, фенилаланин довольно редкая аминокислота. Поэтому решить какое выравнивание верное затруднительно.