Предсказание парных выравниваний

Получение парного выравнивания

Для работы было выбрано множественное выравнивание aln_10, из которого с помощью delete были убраны все последовательности, кроме двух последних, и оставшиеся лишние гэпы.

Построение локального и глобального выравниваний

По принципу алгоритма построения выравнивания делятся на локальные и глобальные. Алгоритм построения глобальных выравниваний основан на поиске различий в изначально сходных, гомологичных, последовательностях, алгоритм построения локальных - на поиске сходных участков в последовательностях непохожих. Для полученных в предыдущем пункте последовательностей были построены глобальное выравнивание по алгоритму Нидлмана-Вунша (программа needle пакета EMBOSS) и локальное выравнивание по алгоритму Смита-Ватермана (программа water пакета EMBOSS).

Построение локального и глобального выравниваний заведомо негомологичных последовательностей

Для этого задания были выбраны последовательности НАД-зависимой ДНК-лигазы, с которой я работала в более ранних практикумах, и Bontoxilysin A, с которой работает Александр Злобин.

Сравнение выравниваний

Таблица 1. Параметры построенных выравниваний

Выравнивание	Длина (число колонок)	Число и процент совпадений	Число и процент сходных остатков (Similarity)	Число и процент гэпов	Число открытий гэпов
Исходное парное выравнивание	144	44 (30.6%)	62 (43.1%)	17 (11.8%)	7
Глобальное выравнивание	159	50 (31.4%)	65 (40.9%)	47 (29.6%)	8
Локальное выравнивание	151	50 (33.1%)	65 (43.0%)	42 (27.8%)	7
Глобальное выравнивание негомологичных последовательностей	1390	134 (9.6%)	266 (19.1%)	832 (59.9%)	40
Локальное выравнивание негомологичных последовательностей	677	125 (18.5%)	239 (35.3%)	177 (26.1%)	34

Из таблицы 1 видно, что первые три выравнивания, в общем, схожи. Это можно объяснить гомологией сравниваемых последовательностей (за это говорит еще и малая доля гэпов в выравниваниях, высокий процент сходных остатков). Выравнивания негомологичных последовательностей отличаются сильно. Видно, что глобальное гораздо хуже локального: в нем намного больше гэпов, намного меньше процент сходных остатков. Неудивительно, ведь алгоритм Нидлмана-Вунша предназначен для гомологичных последовательносей, коими сравниваемые не являются.

Различия исходного и глобального выравниваний

В JalView я выровняла два выравнивания относительно друг друга. Выравнивания сильно различаются, одинаково последовательности вырaвняны одинаково в начале и в конце: на позициях 1-56 и 107-161.

Различия выравниваний

Рис. 1. Участок, на котором два выравнивания различаются

Возможно, иной подход к выравниванию этих двух последовательностей в глобальном выравнивании объясняется введенными мной высоким штрафом за открытие гэпа и низким - за продолжение цепочки гэпов. Это хорошо объясняет то, что в глобальном выравнивании гэпы более "скучены".

Проверка правильности выравниваний

С помощью программ SupCheck и RasMol исходное и построенное глобальное выравнивания были проверены на достоверность. В проекте знаком "+" отмечались колонки, в которых можно предположить гомологию остатков, а "S" - колонки, соответствующие которым остатки хорошо совмещаются на трехмерном совмещении цепей. Если колонка отмечена только "+" или только "S" то это ошибка. Ошибки посчитаны ниже.

Исходное выравнивание

Ошибки I-го рода (Сα-атомы, соответствующие отмеченным "+" колонкам, в структуре не совмещаются): 7

Ошибки II-го рода (Сα-атомы, соответствующие не отмеченным "+" колонкам, в структуре совмещаются): 39

Глобальное выравнивание

Ошибки I-го рода: 13

Ошибки II-го рода: 35

Суммарное количество ошибок отличается на единицу, значит, выравнивания примерно одного качества.

изменено 8.08.2014