Учебный сайт Васильевой Елены

2. Визуализация геномного окружения

2.1. COGNAT

С помощью сервиса COGNAT было получено изображение геномного окружения для COG4802 (рис.1). Параметры запроса: Neighborhood size - 9, Occurence threshold - 20%, Taxonomy - нет. На данном изображении приведено показываются гены, которые отнесены к выбранному КОГу в 711 прокариотических геномах. Синим цветом выделен исходный КОГ (COG4802). У многих цианобактерий (Cyanobacteria) в консервативное окуржение данного КОГа попадает COG1547 - предсказанная металл-зависимая гидролаза (на рис. 1 выделен черным цыетом). У Euryarchaeota, Proteobacteria, Euryarchaeota и некоторых других групп организмов - COG0695 - глутаредоксин (выделен розовым цветом). Также можно заметить образование сшифок исходного КОГа и глутаредоксина у таких протеобактерий как Desulfotalea psychrophila LSv54, Desulfobulbus propionicus DSM 2032. Основываясь на полученных результатах можнно предположить, что данные пары КОГов функционально или физически связаны.

Рис. 1. Геномное окружение для COG4802 (COGNAT)

2.2. STRING

STRING - база данных об известных и предсказанных физических и функциональных белок-белковых взаимодействиях. На основе компьютерных предсказаний и данных из других баз строится граф, узлах которого расположены различные КОГи, а ребра представляют связи. На рис. 2 приведен такой граф для COG4802.

Рис. 2 Граф взаимодействий для COG4802 (STRING)

На данном графе обозначены многие типы ассоциаций между белками: известные (экспериментально подтвержденные - с COG0633 и NOG79819, полученные из других баз данных), предсказанные (на основе соседнего уонсервативного окружения, образования фьюжнов и совместной встречаемости), а также коэкспрессия, гомология и совместное упоминание в статьях. На рис. 2 приведена сводная таблица связанных с COG4802 белков. По всем рассматриваемым в данной базе данных взаимодействиям рассчитывается score, принимающий значения от 0 до 1, являющиеся некоторого рода индикатором уверенности, то есть с какой точностью можно утверждать о правдивости приводимых асссоциаций на основе имеющихся данных. По таблице, приведенной на рис. 2 можно сказать, что почти все обнаруженные белки упоминаются вместе с исходным в каких-то литературных источниках (text-mining). Кроме того, для трех из них имеются экспериментальные подтверждения связи с исходным COG4802. Также бросается в глаза образование фьюжнов с COG1592.

Рис. 3 Сшивки для COG4802 (STRING)

Рассмотрим подробнее образование фьюжнов с COG0376. COG0376 - это белок рубреритрин (Rubrerythrin) На рис.4 приведено изображение, где можно увидеть, в каких именно группах имеет место образование такого фьюжна. Он имеется в таких группах как Firmicutes, Chloroflexi, Euryarchaeota. Факт того, что дынное событие произошло в различных таксонах может указывать на то, что между данными белками имеется какая-то функциональная связь.

Рис. 4 Фьюжны для COG4802 (STRING)

3.1 Отнесение белка рубредоксина из Methanosarcina acetivorans C2A к терминам GO

С помощью инструмента AmiGO поиском BLAST по последовательности рубредоксина в БД GO был обнаружен белок ферредокин-тиоредоксин редуктаза (идентификатор DET_0199). Выравнивание найденного белка с исходным приведено на рис.5. Длина выровненного участка составляет 86 а.о., Identities - 63%, e-value - 1.2e-45. Длина полученного белка на 4 а.о. меньше (у рубредоксина - 172, у ферредокин-тиоредоксин редуктазы - 168). Найденный белок принадлежит бактерии Dehalococcoides mccartyi 195 .

Найденный в БД GO белок ферредокин-тиоредоксин редуктаза не являтся тем же самым, что и рубредоксин. Это неудивительно, так как они относятся к представителям из разных доменов (бактерии и археи, соответственно). Поэтому переносить термины GO с ферредокин-тиоредоксин редуктазы на рубредоксин нецелесообразно. Для этого был взят другой белок - цитохром b человека (CYB_HUMAN).

Рис.5. Выравнивание белка рубредоксина (Methanosarcina acetivorans C2A) и ферредокин-тиоредоксин редуктазы(Dehalococcoides mccartyi 195 )

3.2 Отнесение белка цитохрома b Homo sapiens к терминам GO

С помощью сервиса AmiGO поиском BLAST по последовательности цитохрома b в БД GO был обнаружен тот же белок (E-value = 4.0e-170). В табл. 2 представлены термины GO, относящиеся к данному белку.

Таблица 2. Термины GO, отнесенные к белку с идентификатором Uniprot P00156 (CYB_HUMAN)

Аспект	Идентификатор GO	Название термина	Перевод названия термина	Код типа достоверности
Биологический процесс (Biological process)	GO:0031100	animal organ regeneration	регенерация органов животных	IEA
Биологический процесс	GO:1902600	hydrogen ion transmembrane transport	трансмембранный перенс иона водорода	IEA
Биологический процесс	GO:0042538	hyperosmotic salinity response	ответ на гиперосмотический стресс	IEA
Биологический процесс	GO:0006122	mitochondrial electron transport, ubiquinol to cytochrome c	митохондриальный перенос электронов с убихинона на цитохром c	NAS, TAS
Биологический процесс	GO:0046686	response to cadmium ion	ответ на ион кадмия	IEA
Биологический процесс	GO:0051592	response to calcium ion	ответ на ион кальция	IEA
Биологический процесс	GO:0033590	response to cobalamin	ответ на витамин B12	IEA
Биологический процесс	GO:0046688	response to copper ion	ответ на ион меди	IEA
Биологический процесс	GO:0042493	response to drug	ответ на действие препаратов	IEA
Биологический процесс	GO:0045471	response to ethanol	ответ на этанол	IEA
Биологический процесс	GO:0033762	response to glucagon	ответ на глюкагон	IEA
Биологический процесс	GO:0009408	response to heat	отверт на теловой шок	IEA
Биологический процесс	GO:0055093	response to hyperoxia	ответ на повышенное содержание кислорода	IEA
Биологический процесс	GO:0001666	response to hypoxia	ответ на гипоксию	IEA
Биологический процесс	GO:0046689	response to mercury ion	ответ на ионы ртути	IEA
Биологический процесс	GO:0009636	response to toxic substance	ответ на действие токсинов	IEA
Компонент клетки (cellular component)	GO:0005743	mitochondrial inner membrane	внутренняя мембрана митохондрий	TAS
Компонент клетки	GO:0005750	mitochondrial respiratory chain complex III	митохондриальный комплекс III	NAS
Компонент клетки	GO:0005739	mitochondrion	митохондрия	IDA
Молекулярная функция (molecular function)	GO:0009055	electron carrier activity	перенос электронов	IEA
Молекулярная функция	GO:0046872	metal ion binding	связывание иона металла	IEA
Молекулярная функция	GO:0032403	protein complex binding	связывание белкового комплекса	IEA
Молекулярная функция	GO:0008121	ubiquinol-cytochrome-c reductase activity	убихинол-цитохром-c редуктазная активность	NAS

Из найденных 23 терминов GO для данного белка, 18 имеют код достоверности IEA. Отношение этих терминов к белку не проверено кураторами, а определно с помощью автоматизированных методов. Однако это не значит, что качество аннотации плохое,а лишь отражает степень уверенности, с которой тот или иной термин может быть применен к рассматриваемому белку.

Таблица 3. Описание кодов достоверности, использованных в Таблице 2.

Код типа достоверности	Расшифровка кода типа достоверности	Объяснение
IEA	Inferred from Electronic Annotation	Данный код присваивается автоматизированными методами, без пересмотра куратором на основе совпадений в похожих последовательностях, из записей баз данных.
NAS	Non-traceable Author Statement	Используется при желании куратора обозначить факт, не подтвержденный конкретным цитированием статьи.
TAS	Traceable Author Statement	Используется при наличии статьи, где упоминается факт, но он прямо не подтвержден конкретными экспериментальными результатами.
IDA	Non-traceable Author Statement	Используется при желании куратора обозначить факт, не подтвержденный конкретным цитированием статьи.
IDA	Inferred from Direct Assay	Используется при наличии подтверждающих данных исследования соответствующей функции, процесса или компонента клетки.