Практикум 12

Задания 1-2. Сравнение выравнивания одних и тех же последовательностей тремя разными программами

Последовательности были взяты изпрактикума 11

Проект Jalview с тремя выравниваниями

Полученные выравнивания в формате FASTA:

1) MUSCLE

2) MAFFT

3) T-coffee

Алгоритм сравнения: для выполнения сравнения выравниваний был использован код на Python, написанный моей однокурсницей, Гончаровой Еленой.

Длина выравнивания в MUSCLE: 736

Длина выравнивания в MAFFT: 836

При сравнении выравниваний MUSCLE и MAFFT было обнаружено 27 блоков (253 колонки) совпадающих (одинаково выровненных) колонок. Наличие относительно длинных блоков (максимальная длина — 33 а.к.о.) свидетельствует о высокой степени сходства этих алгоритмов.

При сравнении выравниваний было обнаружено 5 одиночных совпадений вне блоков: (12,13), (97,106), (305,325), (340,363), (699,799).

Совпадение Muscle с Mafft составило 34,4%.

Длина выравнивания в MUSCLE: 736

Длина выравнивания в T-coffee: 801

При сравнении выравниваний MUSCLE и T-coffee было обнаружено 33 блока (345 колонок) совпадающих (одинаково выровненных) колонок. Наличие относительно длинных блоков (максимальная длина — 35 а.к.о.) свидетельствует о высокой степени сходства этих алгоритмов.

При сравнении выравниваний было обнаружено 9 одиночных совпадений вне блоков: (12,12), (52,52), (162,180), (230,249), (239,257), (293,309), (295,310), (564,608), (736,801).

Совпадение Muscle с T-coffee составило 46,9%.

Результаты сравнения программ Muscle и Mafft, Muscle и T-coffee (количество совпадающих блоков и колонок, максимальная длина блока и др.) показывают, что для данных последовательностей программы Muscle имеет больший процент сходства с T-coffee

Задание 3. Построение выравнивания по совмещению структур и сравнение его с выравниванием программой MSA

Полученные выравнивания в формате FASTA:

1) MAFFT

2) PDBeFold

При сравнении выравниваний было обнаружено 2 одиночных совпадения вне блоков: (1,1), (176,166)

Был проведен анализ выравниваний 3х последовательностей белков белков из домена Gamma-glutamyltranspeptidase (PF01019): 2i3o:A, 2qmc:A, 3g9k:D. При сравнении выравниваний MAFFT и PDBeFold было обнаружено 16 блоков (336 колонок) совпадающих (одинаково выровненных) колонок.

Процент совпадающих колонок в выравнивании MAFFT: 63,6%, в выравнивании PDBeFold - 64,4%, то есть выравнивания имеют высокий процент сходства.

Сравнение выравниваний показало наличие большого процента совпадающих блоков, что говорит о существовании консервативных участков и подтверждается визуальным изображением 3D-структур белков в в PyMol.

Задание 4. Программа MSA - T-coffee

T-Coffee (Tree-based Consistency Objective Function for alignment Evaluation) - программа для множественного выравнивания последовательностей белков и нуклеиновых кислот.

Принцип работы: программа предварительно обрабатывает набор данных всех парных выравниваний между последовательностями. Это предоставляет нам библиотеку информации о выравнивании, которую можно использовать для построения прогрессивного выравнивания. Промежуточные выравнивания в этом случае основаны не только на последовательностях, которые будут выровнены следующими, но и на том, как все последовательности будут выровнены друг с другом. Эта информация о выравнивании может быть получена из разнородных источников, например, сочетания программ выравнивания и/или наложения структур. То есть программа использует библиотеку расширенных пар, объединяя результаты разных методов (глобальных и локальных). Это позволяет учитывать «транзитивные» связи (если A выровнено с B, а B с C, то A и C тоже должны быть выровнены) [1].

Ключевая особенность: T-Coffee можно охарактеризовать как медленную и точную программу выравнивания [2].

Список литературы:

1. Cédric Notredame, Desmond G Higgins, Jaap Heringa. T-coffee: a novel method for fast and accurate multiple sequence alignment. – 2000. – Т. 302, № 1. – С. 205-217.

2. Paolo Di Tommaso, Sebastien Moretti, Ioannis Xenarios, Miquel Orobitg, Alberto Montanyola, Jia-Ming Chang, Jean-François Taly, Cedric Notredame. T-Coffee: a web server for the multiple sequence alignment of protein and RNA sequences using structural information and homology extension. - 2011. - Т. 39, № 2. – С. W13–W17.