Выравнивание последовательностей

1. Глобальное парное выравнивание гомологичных белков

Protein Name ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels
High-affinity zinc uptake system membrane protein ZnuB ZNUB_ECOLI ZNUB_BACSU 316.5 29.8% 49.6% 23 6
Copper-exporting P-type ATPase COPA_ECOLI COPA_BACSU 1488.0 39.9% 57.9% 94 18
50S ribosomal subunit assembly factor BipA BIPA_ECOLI BIPA_BACSU 1746.0 53.9% 74.0% 5 2
Таблица 1. Характеристики глобального парного выравнивания трёх пар белков

2. Локальное парное выравнивание гомологичных белков

Protein Name ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels Coverage 1 Coverage 2
High-affinity zinc uptake system membrane protein ZnuB ZNUB_ECOLI ZBUN_BACSU 319.0 30.4% 51.5% 13 3 99.2% 95.7%
Copper-exporting P-type ATPase COPA_ECOLI COPA_BACSU 1488.5 40.1% 58.1% 89 16 99.2% 99.3%
50S ribosomal subunit assembly factor BipA BIPA_ECOLI BIPA_BACSU 1751.0 54.9% 75.2% 0 0 99.0% 98.2%
Таблица 2. Характеристики локального парного выравнивания трёх пар белков

3. Результат применения программ выравнивания к неродственным белкам

Protein Name 1/ Protein Name 2 ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels
Molybdate-binding protein ModA/ Levansucrase and sucrase synthesis operon antiterminator MODA_ECOLI SACY_BACSU 30.5 15.8% 28.9% 107 15
Таблица 3. Характеристики глобального парного выравнивания неродственных белков
Protein Name 1/ Protein Name 2 ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels Coverage 1 Coverage 2
Molybdate-binding protein ModA/ Levansucrase and sucrase synthesis operon antiterminator MODA_ECOLI SACY_BACSU 51.5 19.6% 33.7% 59 7 49.8% 49.6%
Таблица 4. Характеристики локального парного выравнивания неродственных белков

Для неродственный белков мы получили очень низкие значения веса, Identity и Similarity, как для глобального, так и для локального выравниваний (в сравнении с данными в таблицах 1 и 2). Можно заметить, что число гэпов достаточно большое (по отношению к длине), но при этом количество инделей достаточно мало. Перекрывание в локальном выравнивании также заметно отличается от соответственных значений у родственных белков, где оно близко к 90-100%. В целом, все признаки указывают на то, что рассматриваемые белки негомологичны.

4. Множественное выравнивание белков и импорт в Jalview

Для данного задания была выбрана мнемоника функции BIPA. В Swiss-Prot нашлось 14 подходящих белков, выбраны же были случайным образом следующие белки:

- BIPA_SALTY (принадлежит Salmonella typhimurium),

- BIPA_HELPY (принадлежит Helicobacter pylori (strain ATCC 700392 / 26695)),

- BIPA_HELPJ (принадлежит Helicobacter pylori (strain J99 / ATCC 700824)),

- BIPA_BUCAI (принадлежит Buchnera aphidicola subsp. Acyrthosiphon pisum),

- BIPA_HAEIN (принадлежит Haemophilus influenzae ), а также ранее рассматриваемые.

Мнемоника отвечает за белок с полным названием 50S ribosomal subunit assembly factor BipA (у E.coli), который участвует в сборке субъединицы 50S рибосомы при низких температурах [1].

Ссылка на проект

Выравнивание проводилось в программе Jalview с применением Muscle после того, как нужные последовательности были отобраны с помощью Fetch sequences.

Так, мы можем наблюдать некоторое количество консервативных участков. Например, в колонках 16-26, 49-55, 80-93. Но есть и достаточно сильно различающиеся места, например 342-359. Интересно, что больше консервативных участков находится ближе к началу выравнивания. В целом, выравнивание вполне успешно, и можно сказать, что рассматриваемые белки гомологичный друг другу.

Литература

1. Choi E, Hwang J. The GTPase BipA expressed at low temperature in Escherichia coli assists ribosome assembly and has chaperone-like activity. J Biol Chem. 2018 Nov 23;293(47):18404-18419. doi: 10.1074/jbc.RA118.002295. Epub 2018 Oct 10. PMID: 30305394; PMCID: PMC6254333.