Практикум 12

Сравнение выравниваний

Для выполнения последнего практикума я выбрал белки из 9 практикума, т.к уже выравнивал их:
PURU_ECOLI, PURU_BACSU, PURU_MYCBO, PURU_SHIFL, PURU_CORS1, PURU_HAEIN.
Для сравнения я выбрал 3 программы - ClustalWS, Muscle и Mafft.
За референс я взял программу ClustalWS (почему-бы нет?).
Ссылки на выравнивания:
  • ClustalWS
  • Muscle
  • Mafft

    • Работал с программой Ксении Кирцовой, за что ей большое спасибо. Результаты следующие:

    Рис.1 Это результат сравнения Clustal и Mafft.

    Рис.2 А это сравнение Clustal с Muscle

    Как можно заметить, результаты получились довольно схожие. Длина выравнивания одинакова у первого выравнивания (313), но отличается у второго (319-Clustal и Mafft, 312-у Clustal и Muscle)

    Пространственное выравнивание и его сравнение с MSA выравниванием

    Для выполнения этого задания я брал 3D структуры из семейства доменов, которое я выбрал в 11 практикуме: BCCT (betaine/carnitine/choline family transporter)



    Рис.3-4 Результаты пространственного выравнивания белков 2WSW, 2WSX и 3HFX.

    Ссылки на:
  • 3D выравнивание
  • Выравнивание с помощью Jalview
  • Оба этих выравнивания в Jalview


    • Для итогового сравнения я еще раз воспользовался программой Ксении, получив следующие результаты:

    Рис.5 Сравнение пространственного выраванивания и выравнивания с помощью ClustalWS.
    В итоге результаты получились очень схожими, длина отличалась совсем незначительно, как и процент выровненных колонок.

    ClustalWS


    ClustalWS (Clustal W and Clustal Omega) — это семейство программ, предназначенных для многократного выравнивания последовательностей (Multiple Sequence Alignment, MSA).
    Программа ClustalWS используется для выравнивания белков, РНК и ДНК-последовательностей, что позволяет выявить эволюционные связи между ними.

  • Происхождение и разработка:
    • Clustal W была впервые представлена в 1994 году. Ее создатели — Дес Хиггинс и его коллеги, которые разработали программу в Университете Дублина, Ирландия. Название "Clustal W" обозначает "Clustal Weighted," что отражает основной метод взвешивания последовательностей в процессе выравнивания. Clustal Omega — это более новая версия, выпущенная в 2011 году. Она была разработана группой, в которую также входил Хиггинс, и предназначена для работы с большим количеством последовательностей, улучшая производительность и точность по сравнению с Clustal W.

  • Как работает ClustalWS:
    • Программа работает, применяя пошаговый алгоритм выравнивания.

    Основные этапы включают:

    1. Вычисление матрицы расстояний: Вычисляется сходство между каждой парой последовательностей, обычно с помощью таких методов, как метод Нидлмана-Вунша или метод Смита-Ватермана.

    2. Создание филогенетического дерева: На основе матрицы расстояний строится дерево, представляющее эволюционные связи между последовательностями.

    3. Пошаговое выравнивание: Последовательности выравниваются в соответствии с деревом, начиная с наиболее близких пар и постепенно добавляя более далекие последовательности.

    ClustalWS позволяет исследователям анализировать последовательности на генетическом уровне, выявляя общие мотивы, функциональные области и эволюционные изменения. Программа широко используется в молекулярной биологии, геномике и биоинформатике.