Геномное окружение
1. Геномное окружение, SEED
Цель задания - проверить консервативность геномного окружения заданного гена. Для этой цели мне был выдан ген REQ_18940 организма Rhodococcus equi. К сожалению, данный организм отсутствует в SEED, поэтому я нашла гомолог с помощью blastp (с настройками по умолчанию):
Как видно из рисунка, я выбрала ген NADH-quinone oxidoreductase subunit A из группы Mycobacterium (e-value = 3e-63), потому что это лучшая находка, соответствующий которой организм содержится в базе данных SEED. Вообще, Rhodococcus далеко отстоит от микобактерий, поэтому сложно выбрать наиболее близкородственный организм из микобактерий. Я выбрала Mycobacterium Microti OV254, так как этот организм дал относительно хороший результат при бласте на сайте SEED.
На странице этого гена я получила изображение 10 его ортологов, избавилась от одной идентичной выдачи (избавляться от остальных нет необходимости):
А вот этот же рисунок с увеличенной областью поиска:
Как видно на Рис.2 и 3, окружение гена очень консервативно только справа от него, в downstream-области (не возникло необходимости удалять последовательности из-за того, что правая часть окружения различалась) и абсолютно неконсервативно слева, в upstream-области (невозможно найти какую-либо закономерность в окружении). Отмечу также, что справа от исследуемого гена располагаются гены исследуемого белка (NADH-quinone oxidoreductase), кодирующие остальные его цепи: B (4, тёмно-синяя), C (5, жёлтая), D (6, бирюзовая), E (7, фиолетовая), F (8, тёмно-зелёная), G (9, коричневая), 2 цепи H (3, оранжевые), J (10, синяя), 3 цепи L (зелёные). У некоторых также встречается цепь K (11, серая). Несомненно, консервативность геномного окружения справа объясняется именно этим.
Слева отмечу относительно часто встречающиеся гены; они имеют отношение к метаболизму убихинона: например, метахинон-синтаза (14, фиолетовая). Не исключено, что эти гены (вследствие того, что их функции связаны) находятся в одном опероне. Это предположение я проверю во второй части задания.
2. Опероны, DOOR
В базе данных DOOR отсутствовал организм Mycobacterium Microti OV254, так что пришлось вернуться к Rhodococcus equi. Искомый оперон этой бактерии выглядел следующим образом:
В этом опероне содержатся только гены, кодирующие цепи белка NADH-quinone degydrohenase: это гены nuoA, nuoB, nuoC, nuoD, nuoF, nuoG, nuoH, nuoI, nuoJ, nuoK, nouL, nuoM, nuoN, кодирующие соответствующие цепи NADH-хинон дегидрогеназы. Некоторые из субъединиц нашлись в SEED, но не все. Это объясняется тем, что в SEED были найдены гены другого белка - NADH-хинон оксидоредуктазы. Фактически, весь оперон кодирует один белок.
3. Метаболические пути, KEGG
Конечно, совершенно очевидно, что все гены из данного оперона принимают участие в одном метаболическом пути. В оксидативном фосфорилировании.
Как видно из рисунка, функция всех белков в опероне - транспорт электронов от NADH к убихинону (коэнзиму Q10).
Систематизация полученной информации:
| Идентификатор | Название гена | Организм | Функция белка | Система KEGG, в которую он входит | Номер оперона | Белки, кодируемые в том же опероне | Белки, найденные через геномное окружение |
| REQ_18940 | nuoA | Rhodococcus equi (Mycobacterium Microti OV254 в SEED) | транспорт электронов от NADH к убихинону | оксидаьтвное фосфорилирование | 766980 | -nuoB -nuoC -nuoD -nuoF -nuoG -nuoH -nuoI -nuoJ -nuoK -nuoL -nuoM -nuoN |
-NADH-ubiquinone oxidoreductase chain B -chain C -chain D -chain E -chain F -chain H |
Жирным в таблице выделены те гены, которые нашлись и в DOOR, и в SEED (соответствующие субъединицы).