Множественное выравнивание

Для своего множественного выравнивания я отобрала 33 гомолога моего белка YWHB_BACSU из других филумов бактерий, всего гомологов было 256, параметры поиска представлены в таблице 1, организмы, из которых взяты белки - в таблице 2. Филогения представлена на рисунке 1 и чуть более понятно в списке под картинкой.

Поиск

Алгоритм BLAST

Название базы данных

Ограничения по таксонам

Порог e-value

Максимальное количество хитов

По прокариотам

BLASTP

Refseq

Firmicutes

-Eukaryota

1e-10

256

По эукариотам

BLASTP

Refseq

Eukaryota

10

4

Таблица 1. Параметры поиска гомологов с помощью BLAST.

Домен

Филум/царство

Название организма

Количество белков

Archaea

Euryarchaeotes

Methanosphaerula_palustris_E1-9c

3

Methanoculleus_marisnigri_JR1

Cenarchaeales

Cenarchaeum_symbiosum_A

1

Bacteria

Proteobacteria

Burkholderia_sp._CCGE1002

209

Ralstonia_solanacearum_IPO1609

Cupriavidus_necator_N-1

Cupriavidus_necator_N-1

Azoarcus_sp._BH72

Dechloromonas_aromatica_RCB

Pseudomonas_putida

Pseudomonas_putida

Agrobacterium_tumefaciens_str._Cherry_2E-2-2

Micavibrio_aerunosavorus_EPB

Geobacter_metallireducens_GS-15

Desulfobulbus_propionicus_DSM_2032

Arcobacter_sp._L

Arcobacter_nitrofilis_DSM_7299

Cyanobacteria

Rivularia_sp._PCC_7116

13

Nostoc_sp._PCC_7524

Leptolyngbya_sp._PCC_7375

Coleofasciculus_chthonoplastes_PCC_7420

Actinobacteria

Amycolatopsis_decaplanina_DSM_44594

10

Amycolatopsis_azurea_DSM_43854

Synergistales

Thermovirga_lienii_DSM_17291

6

Synerstes_sp._3_1_syn1

Thermales

Thermus_scotoductus_SA-01

5

Thermus_oshimai_JL-2

Aquificales

Persephonella_marina_EX-H1

2

Hydrogenivirga_sp._128-5-R1-1

Deferribacterales

Flexistipes_sinusarabici_DSM_4947

2

Denitrovibrio_acetiphilus_DSM_12809

Fusobacteria

Sebaldella_termitidis_ATCC_33386

1

Holophagales

Holophaga_foetida_DSM_6591

1

Firmicutes

Bacillus_subtilis_st._168

 

Eukaryotes

Animals

Caenorhabditis elegans

2

Culex quinquefasciatus

Green plants

Arabidopsis thaliana

1

 

Fungi

Schizophyllum commune H4-8

1

Таблица 2. Встречаемость гомологов моего белка в различных таксонах.

Рис. 1. Филогенетическое дерево гомологов моего белка среди прокариот.

Краткая филогения организмов, из которых были взяты гомологи белка YWHB_BASCU.

  • Taxonomic Groups [List]
      Bacteria (251)
        Proteobacteria (211)
          b-proteobacteria (104)
            Burkholderiales (97)
            more... (7)
          g-proteobacteria (56)
          a-proteobacteria (41)
          d-proteobacteria (6)
          e-proteobacteria (4)
        Cyanobacteria (13)
          Nostocales (9)
          more... (4)
        Actinobacteria (10)
        Synergistales (6)
        Thermales (5)
        Aquificales (2)
        Deferribacterales (2)
        Fusobacteria (1)
        Holophagales (1)
      Archaea (4)
        Euryarchaeotes (3)
        Cenarchaeales (1)
      Eukaryotes (4)
        Animals (2)
          Arthropods (1)
          Nematodes (1)
        Green plants (1)
        Fungi (1)

    • Для множественного выравнивания использовала программу Muscle в интерфейсе JalView. Цветовая схема (таблица 3) собственная, аминокислоты раскрашены по свойствам. Выравнивание, сделанное программой выглядит так: рисунок 2. Сделаны следующие подписи: SECONDARY - вторичная структура белка - альфа-спирали и бета-тяжи, LIGAND - остатки, связанные с лигандом и BLOCKS - участки, выровненные по всей толщине. Яркость аминокислотных остатков определяется порогом консервативности 21.

    Рис. 2. Множественное выравнивание, сделанное программой Muscle. При окраске использовался порог консервативности 21 и собственная цветовая схема (таблица 3).

    Свойства аминокислотных остатковЦвет
    АлифатическиеЗеленый
    АроматическиеЖелтый
    Нейтрально заряженныеГолубой
    Отрицательно заряженныеСиний
    Положительно заряженныеКрасный

    Таблица 3. Схема собственной окраски множественного выравнивания.

    Далее провела редактирование выравнивания, опираясь на вторичную структуру моего белка. Что получилось, можно увидеть на рисунке 4, как это получилось, можно посмотреть по ссылке.

    Рис. 3. Отредактированное множественное выравнивание. При окраске использовался порог консервативности 21 и собственная цветовая схема (таблица 3). Более яркие цвета означают большую консервативность.

    Сделала ассоциацию трехмерной структуры своего белка с множественным выравниванием (рисунок 4). Цепь А (62 аминокислотных остатка) окрасилась в соответствии с выравниванием. Наиболее светлые участки наименее консервативны.

    Рис. 4. Трехмерная структура белка YWHB, окрашенная в соответствии с консервативностью аминокислотных остатков. Яркая малиновая структура в центре - лиганд FHC. Подписаны консервативные остатки и остатки, связанные с лигандом. Связи с лигандом можно посмотреть здесь.

    Достоверных гомологов для моего белка среди эукариот не нашлось. Я взяла 4 "гомолога" со значениями E-value от 1 до 10. Организмы представлены в таблице 1. Интереса ради попробовала сделать множественное выравнивание пяти последовательностей. Для этого увеличила последовательность свеого белка вдвое, будто бы это димер, как он есть в четвертичной структуре. Выравнивание можно увидеть на рисунке 5.

    Рис. 5. Множественное выравнивание последовательностей из эукариот и моего белка. При окраске использовался порог консервативности 17 и собственная цветовая схема (таблица 3). Более яркие цвета означают большую консервативность.

    Обсуждение

    Проведя множественное выравнивание, мы убеждаемся, что большая консервативность соответствует важным участкам вторичной и третичной структуры. К примеру, заряженные аминокислоты консервативня, потому что образуют солевые мостики в альфа-спиралях, а маленькие алифатические аминокислоты обеспечивают поворот в участках петель. Важную функцию выполняют остатки, связывающие лиганд, они тоже довольно консервативны - судя по выравниванию, всего десять белков не могут в целом связывать FHC. У эукариот такой зависимости не обнаружено - белки слишком разные по структуре. Но, что удивительно, абсолютно консервативным остался триптофан и небольшие алифатические аминокислоты. Вероятно, это связано с необходимостью создавать выгодную конформацию молекулы.

     

    © Дудина Дарья