Филогенетическое дерево гомологов CLPX

С помощью команд

makeblastdb -in bac.fasta -dbtype prot

blastp -task blastp -evalue 0.001 -query CLPX_ECOLI.fasta -db bac.fasta -out bac_res.fasta -outfmt 2

найдены потенциальные гомологи белка CLPX у бактерий, рассматриваемых в предыдущих практикумах. Файл без заголовка выдачи и выравниваний можно найти здесь. Файл с последовательностямии выдачи может быть найден здесь.

Реконструкция дерева гомологов проводилась программой FastME без гамма-распределения для оценки скорости эволюции позиций, начальное дерево — через алгоритм BIONJ (сближение соседей), "No refinement". Поддержка ветвей оценивалась с помощью бустрепа, 100 реплик. Файл с Newick-формулой дерева можно найти здесь.

Примеры паралогов: Q1AY82_RUBXD и Q1AU05 RUBXD, Q0S8C7_RJOHR и Q0S6Y7_RJOHR, A0LW31_ACIC1 и FTSH_ACIC1. Паралоги: CLPX_CORDI и CLPX_COREF, Q47MU4_THEFY и CLPX_STRAW, CLPX_MYCLE и CLPX_MYCTU, из предположения, что дерево реконструированно верно.

Дерево гомологов с окрашенными в разные цвета кладами с высокой бустреп-поддержкой и небольшим эволюционным расстоянием.

На следующем дереве эти же клады были свернуты:

Дерево гомологов с окрашенными в разные цвета кладами с высокой бустреп-поддержкой и небольшим эволюционным расстоянием, клады свернуты.

Наблюдаем следующую картину: в бирюзовую кладу вошли все рассматриваемые бактерии и, cобственно, белок CLPX. Разделение внутри клады произошло немного не так, как на исходном дереве в практикуме 1. Однако наблюдаем RUBXD, остоящего от исследуемых бактерий, что согласуется с ним. Также группируются вместе близкородственные бактерии: MYCLE и MYCTU, LEIXX и CLAMS. В бордовой кладе из рассматриваемых бактерий только RUBXD и CORDI, причем белки у RUBXD -- это ААА-2 АТФазы, являющиеся шаперонами (к этому классу относится и CLPX), согласно аннотации Uniprot -- то есть паралоги и, вероятно, гомологи CLPX. У CORDI это другой белок -- часть протеазы ClpC. Другие бактерии также имеют этот белок. Так как аннотация автоматическая (все белки в trembl), можем предположить две вещи: либо клада либо АТФазы RUBXD -- это те же части ClpC, либо мы наблюдаем паралоги, ставшие ортологами. В зеленую группу вошли Zn-металлопротеазы FtsH, из исследуемых бактерий присутствует только LEIXX. Интересно, что найденные бактерии не являются близкими родственниками, то есть сходство конвергентное. Более того, у остальных рассматриваемых бактерий присутствуют эти металлопротеазы (подтверждено поиском в Uniprot), так что отпадает горизонтальный перенос генов. Скорее всего, у этих бактерий белок FtsH оказался больше похож на CLPX по случайным причинам, т.к. они оба являются АТФазами.

В итоге наблюдали 3 клады, соответствующие разным белкам: самому CLPX, CLPC/AAA-2 АТФазе, металлопротеазе FtsH. Вполне возможно, что эти белки претерпели дупликацию и разделение по функциям, а также видообразование (ортологи + паралоги).

I don't know how to make footer properly. You may as well pretend you haven't seen this phrase!