Построение и анализ дерева, содержащего паралоги

В выбранных мной бактериях (см. предыдущий практикум) требовалось найти гомологи белка CLPX_ECOLI. В таблице 1 приведены данные, полученные с помощью blastp (оставлено только по лучшему выравниванию от каждого белка):

blastp -query CLPX.fasta -db db.fasta -evalue 0.001 -out blast2.out -outfmt 7

query id	subject id	% identity	alignment length	mismatches	gap opens	q. start	q. end	s. start	s. end	evalue	bit score
sp\|P0A6H1\|CLPX_ECOLI	sp\|P0A6H1\|CLPX_ECOLI	100.00	424	0	0	1	424	1	424	0.0	860
	sp\|Q8ZRC0\|CLPX_SALTY	98.35	424	6	1	1	424	1	423	0.0	843
	sp\|A4W7A9\|CLPX_ENT38	97.41	424	11	0	1	424	1	424	0.0	839
	sp\|Q9I2U0\|CLPX_PSEAE	77.03	418	94	2	1	417	1	417	0.0	654
	sp\|Q1BH84\|CLPX_BURCA	74.22	415	103	3	1	413	1	413	0.0	621
	sp\|Q8XYP6\|CLPX_RALSO	73.92	418	100	4	1	413	1	414	0.0	615
	sp\|Q3J1G7\|CLPX_RHOS4	70.46	413	118	4	1	413	1	409	0.0	568
	sp\|Q9JTX8\|CLPX_NEIMA	69.21	406	117	2	15	413	8	412	0.0	557
	sp\|Q8Y3D8\|HSLU_RALSO	49.00	100	50	1	66	165	6	104	3e-22	98.2
	sp\|Q3J6B1\|HSLU_RHOS4	47.52	101	52	1	66	166	5	104	2e-21	95.9
	sp\|Q9HUC5\|HSLU_PSEAE	36.69	169	86	4	66	234	4	151	2e-21	95.9
	sp\|P0A6H5\|HSLU_ECOLI	45.00	100	54	1	66	165	5	103	1e-20	93.6
	sp\|A4WG67\|HSLU_ENT38	45.00	100	54	1	66	165	5	103	4e-20	92.0
	sp\|O30911\|HSLU_SALTY	45.00	100	54	1	66	165	5	103	4e-20	91.7
	sp\|Q1BSM8\|HSLU_BURCA	47.06	102	53	1	66	167	5	105	6e-17	82.4
	sp\|P0AAI3\|FTSH_ECOLI	34.62	78	45	2	115	192	188	259	2e-05	46.2
	tr\|A4WEY9\|A4WEY9_ENT38	34.62	78	45	2	115	192	188	259	3e-05	46.2
	sp\|P63343\|FTSH_SALTY	34.62	78	45	2	115	192	188	259	3e-05	46.2
	tr\|A0A0H2XMS5\|A0A0H2XMS5_BURCA	36.36	77	43	2	115	191	186	256	1e-04	43.9
	tr\|Q3J045\|Q3J045_RHOS4	31.88	138	74	6	59	191	138	260	2e-04	43.5
	tr\|Q8XZ78\|Q8XZ78_RALSO	35.06	77	44	3	115	191	190	260	2e-04	43.5
	tr\|Q9HV48\|Q9HV48_PSEAE	33.77	77	45	2	115	191	190	260	2e-04	43.5
	sp\|Q9JUB0\|RUVB_NEIMA	33.90	118	51	5	74	190	37	128	3e-04	42.7
	tr\|Q8XY02\|Q8XY02_RALSO	32.05	78	46	3	112	189	560	630	3e-04	42.7
	sp\|P57015\|YIFB_SALTY	24.64	138	62	3	78	193	193	310	4e-04	42.4

Таблица 1. Blastp

Ниже приведена ифформация о белках-гомологах (источник - blast.out):

CLPX - ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit
HSLU - ATP-dependent protease ATPase subunit HslU
FTSH_ECOLI - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
A4WEY9_ENT38 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
FTSH_SALTY - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
A0A0H2XMS5_BURCA - ATP-dependent zinc metalloprotease
Q3J045_RHOS4 - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
Q8XZ78_RALSO - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
Q9HV48_PSEAE - ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH
RUVB_NEIMA - Holliday junction ATP-dependent DNA helicase
Q8XY02_RALSO - Putative aaa atpase protein
YIFB_SALTY - Uncharacterized protein YifB

С учетом явного отличия функций трех последних находок, я не включила их в дальнейший список выравниваемых последовательностей. Выравнивание производилось в Jalview с помощью Muscle. Полученный файл был открыт программой Mega. Построение дерева производилось методом maximum likehood (см. рис. 1).

Рисунок 1.Дерево

По рисунку 1 видно, что белкок CLPX представлен своими ортологами у всех приведенных бактерий, белок HSLU - у всех, кроме одной. А друг относительно друга эти белки являются паралогами, то есть они прозошли в результате дупликации гена, причем обе копии в итоге присутствуют у всех бактерий, кроме NEIMA (Neisseria meningitidis). Ортологами так же являются белки FTSH, присутствующие у E.coli и Salty (Salmonella typhimurium). Также можно заметить, что все белки на рис. 1 вроме CLPX и HSLU являются цинк-металлопротеазами, что позволяет предположить дупликацию в самом корне дерева, в результате которой образовался предок, во-первых, CLPX с HSLU, и во-вторых, всех остальных приведенных белков. В таком случае эти две группы будут паралогами.

НАЗАД ➜