Практикум №10

🔬 Гомологи нашего белка

Используем белок Botulinum neurotoxin type A (P0DPI1 · BXA1_CLOBH) из бактерии Clostridium Botulinum из практикума №7.

Параметры поиска гомологов: 100 последовательностей в максимальном размере выдачи, порог E-value 0.05, параметр Word Size 3. Для выравнивания была выбрана матрица аминокислотных замен BLOSUM62 с штрафами за открытие и продолжение гэпа равными 11 и 1 соответственно.

В соответствии с этими с параметрами BLAST выдаёт эту текстовую выдачу:

📄 ОТКРЫТЬ Blast1.txt

Выбираем белки из этой выдачи:

Botulinum neurotoxin type A (P0DPI0.1) (BXA1_CLOBO)
Botulinum neurotoxin type A2 (Q45894) (BXA2_CLOBJ)
Botulinum neurotoxin type F (A7GBG3.1) (BXF_CLOBL)
Tetanus toxin (P04958.2) (TETX_CLOTE)
Botulinum neurotoxin type X (P0DPK1.1) (BXX_CLOBO)
Non-toxic nonhemagglutinin type A (Q45914.1) (BXAN_CLOBO) — удаляем, негомологичный
Putative botulinum-like toxin Wo (A0A069CUU9.1) (BXWO_WEIOS) — удаляем, негомологичный

📌 Результат: Остальные 5 белков гомологичны. Участки наибольшей идентичности: 17-19, 24-26, 28-32, 63-69, 98-102, 104-106 и т. д. 2 удалённых белка почти не содержали идентичных участков.

С помощью команды emma было произведено множественное выравнивание с последующим экспортом в Jalview. Файл можно скачать здесь:

📥 СКАЧАТЬ Jalview проект

🧬 Гомологи зрелого вирусного белка

Для поиска белка на сайте UniProt используем команду:

(taxonomy_id:11118) AND (protein_name:polyprotein) AND (reviewed:true)

taxonomy_id:11118 обозначает таксон Coronaviridae

Я выбрал белок Replicase polyprotein 1a (P0C6F8 · R1A_BCHK3)

Выбираем chain с координатами 819..2734 и названием Papain-like protease nsp3 (/note="Papain-like protease nsp3").

С помощью команды seqret "sw:R1A_BCHK3[819:2734]" plain::virus.fasta извлекаем последовательность аминокислот.

📄 ОТКРЫТЬ covid.fasta 📄 ОТКРЫТЬ Blast2.txt

Выбираем белки из выдачи:

Replicase polyprotein 1a — P0C6F8.1 (R1A_BCHK3)
Replicase polyprotein 1ab — P0C6W2.1 (R1AB_BCHK3)
Replicase polyprotein 1a — P0C6U8.1 (R1A_SARS)
Replicase polyprotein 1ab — P0C6X7.1 (R1AB_SARS)
Replicase polyprotein 1ab — P0C6W6.1 (R1AB_BCRP3)
Replicase polyprotein 1a — P0C6F5.1 (R1A_BC279)

Выравниваем их с помощью команды emma. Вот проект Jalview:

📥 СКАЧАТЬ Jalview проект

📌 Результат: После удаления последовательности перед выравниванием белка и после искомого белка, выравнивание показывает высокий показатель идентичности на этом участке, что определенно говорит о гомологии этого белка с другими.

📊 Исследование зависимости E-value от объёма банка

Вот выдача BLAST с фильтром по вирусам:

📄 ОТКРЫТЬ Blast3.txt

Первые 10 результатов полностью совпадают в обеих выдачах с идентичными показателями:

Bat SARS coronavirus HKU3 (P0C6F8.1, P0C6W2.1) — 100% идентичность.
SARS-related coronavirus (P0C6U8.1, P0C6X7.1) — ~91.47% идентичность.
Bat SARS CoV Rp3/2004 (P0C6T7.1, P0C6W6.1) — ~91.20% идентичность.
Bat CoV 279/2005 (P0C6F5.1, P0C6V9.1) — ~90.99% идентичность.
SARS-CoV-2 (P0DTC1.1, P0DTD1.1) — 75.24% идентичность.

Изменения:

Хит	1-я выдача (весь Swiss-Prot)	2-я выдача (только вирусы)	Объяснение
Bovine respiratory coronavirus	2e-147	6e-149	Во второй выдаче E-value улучшилось (стало меньше), потому что база данных стала меньше, и это совпадение теперь статистически более значимо.

Расчёт

                    E1 / E2 = n1 / n2

                    E1 / E2 = (2×10⁻¹⁴⁷) / (6×10⁻¹⁴⁹) = (2/6) × 10² = 33.33

                    n1 / n2 = 33.33

                    Доля вирусных белков: n2 / n1 = 1 / 33.33 ≈ 0.03 = 3%

📌 Вывод: Вирусные белки составляют ≈ 3% от общего объема базы данных Swiss-Prot.