Практикум 9

Выравнивание последовательностей белков DnaJ, recA и CheW.

Программа подсчёта инделей

Первым этапом было написание программы для подсчёта инделей в python.

Мой код сначала проверяет все мнемоники белков, а потом ищет для них индели в каноничной выдаче needle и water.

Глобальное парное выравнивание гомологичных белков

Я скачал два списка идентификаторов вида "*_ECOLI" и "*_BACSU". Потом при помощи средств электронных таблиц выбрал белки:

RecA - потому что я уже смотрел на него же, но для Neptuniibacter halophilus, в практикуме 7.
DnaJ - потому что это шаперон, довольно обширно встречающийся в живых организмах.
CheW - белок, участвующий в хемотаксисе многих бактерий.

Гипотетически, эти белки должны демонстрировать различную степень консервативности. То есть, recA, отвечающий за репарацию, должен быть очень консервативным, поскольку изменения в нём могут привести к гибели в большем количестве случаев, чем изменения в белке хемотаксиса.

Таб. 1. Характеристики глобального парного выравнивания трёх пар белков.

Protein Name	ID 1	ID 2	Score	% Identity	% Similarity	Gaps	Indels
Recombinase A	RECA_ECOLI	RECA_BACSU	1069.5	56.9%	75.7%	23	4
Chaperone protein DnaJ	DNAJ_ECOLI	DNAJ_BACSU	991.5	51.8%	67.0%	25	11
Chemotaxis protein CheW	CHEW_ECOLI	CHEW_BACSU	197.5	26.1%	46.7%	37	4

Действительно, большую консервативноть показала рекомбиназа А, но выводов для выборки из двух бактерий я делать не буду.

Локальное парное выравнивание гомологичных белков

Таб. 2. Характеристики локального парного выравнивания трёх пар белков.

Protein Name	ID 1	ID 2	Score	% Identity	% Similarity	Gaps	Indels	Coverage 1	Coverage 2
Recombinase A	RECA_ECOLI	RECA_BACSU	1072.5	58.5%	77.8%	16	3	98,3%	98,0%
Chaperone protein DnaJ	DNAJ_ECOLI	DNAJ_BACSU	991.5	51.8%	67.0%	25	9	98,7%	99,2%
Chemotaxis protein CheW	CHEW_ECOLI	CHEW_BACSU	197.5	26.1%	46.7%	37	3	91,6%	92,3%

Комментарии к выравниваниям

В целом, здесь локальное выравнивание очень мало отличается от глобального, потому что мы сравниваем гомологичные белки.

Локальное выравнивание в этом случае не учитывает гэпы на концах выравнивания, что повышает score.

Результат применения программ выравнивания к неродственным белкам

Таб. 3. Характеристики глобального парного выравнивания пары неродственных белков.

ID 1	ID 2	Score	% Identity	% Similarity	Gaps	Indels
RECA_ECOLI	DNAJ_ECOLI	38.0	9.7%	18.0%	325	17

Такое глобальное выравнивание по большей части представляет собой пустые строчки, что видно по количеству гэпов. Полных совпадений участков почти нет, процент идентичности - всего 9,7%.

Таб. 4. Характеристики локального парного выравнивания пары неродственных белков.

ID 1	ID 2	Score	% Identity	% Similarity	Gaps	Indels	Coverage 1	Coverage 2
RECA_ECOLI	RECA_BACSU	51.5	17.7%	34.5%	57	10	52,4%	43,7%

Были получены результаты схожей степени печальности. Присутствуют схожие участки, но полной идентичности нет ни по одному. Теоретически, такое выравнивание может находить схожие или гомологичнные участки. Но не в этом случае.

Множественное выравнивание белков и импорт в Jalview

Я решил искать белки для мнемоники "RECA_*", потому что выше для неё были получены неплохие результаты по консервативности.

Мнемоника "RECA_*" - мнемоника для белка recA (Protein RecA).
По ней было нашло 665 белков. Из них я выбрал белки RECA_SHIDS, RECA_XANAC, RECA_PROMT, RECA_HELPY, RECA_SALTY.
Выравнивание (в формате .jvp) сделано при помощи muscle на сервере kodomo. После покрашено по процентам идентичности в jalview.

В целом, все белки выровнялись хорошо, все гомологичны. Есть консервативные и неконсервативные участки.

Например, высококонсервативным участком является реакционный центр (82-91 столбцы выравнивания), а низкоконсервативным - C-концевой участок.