Оптимальное парное выравнивание

Задание 1

Для задания выбраны белки: шаперон DnaK Methanosarcina maze (P0CW13) и шаперон DnaK Yersinia pseudotuberculosis serotype I (Q66ET0).

Глобальное выравнивание, сделанное с помощью программы needle пакета EMBOSS, раскрашенное ClustalX с параметром Identity Threshold = 100%.

Параметры выравнивания, полученные infoalign, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Имя последовательности	Длина последовательности	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позиции (от всех позиции)	Схожие позиции (от всех позиций)
P0CW13|DNAK_METMA	619	646	4	27	365 (56.5%)	481 (74.5%)
Q66ET0|DNAK_YERPS	636	646	4	8	365 (56.5%)	481 (74.5%)

Локальное выравнивание, сделанное с помощью программы water пакета EMBOSS, раскрашенное ClustalX с параметром Identity Threshold = 100%.

Параметры выравнивания, полученные infoalign, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Имя последовательности	Длина последовательности в выравнивании	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позиции (от всех позиций)	Схожие позиции (от всех позиций)
P0CW13|DNAK_METMA	617	644	4	27	365 (56.7%)	481 (78.0%)
Q66ET0|DNAK_YERPS	636	644	4	8	365 (56.7%)	481 (74.7%)

Параметры needle и water, используемые по умолчанию, представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Программа	Матрица весов	Штраф за открытие гэпа (неконцевого)	Штраф за удлинения гэпа (неконцевого)	Штраф за открытие концевого гэпа	Штраф за удлинение концевого гэпа
needle	EBLOSUM62	10.0	0.5	10.0	0.5
water	EBLOSUM62	10.0	0.5	-	-

Глобальное выравнивание длиннее локального, количество гэпов и их длина совпадают. Количество идентичных и схожих остатков одинакого, так как в локальное выравнивание не вошла лишь небольшая и несхожая часть белков. Совпадения в параметрах выравниваний вызваны большой схожестью белков.

Задание 2

Белки, выбранные для задания, - гликозид гидролаза Bacillus licheniformis (Q65MI2), рибонуклеаза TTHA0252 Thermus thermophilus (Q5SLP1), мальтогенная амилаза Thermus sp. (O69007), 4-альфа-глюкантрансфераза DPE1 Arabidopsis thaliana (Q9LV91), изомераза сахарозы Erwinia rhapontici (D9MPF2), фосфоглюконолактоназа Thermotoga maritima (Q9X0N8).

Локальные выравнивания пяти пар негомологичных последовательностей, сделанные с помощью программы water пакета EMBOSS, раскрашенное ClustalX с параметром Identity Threshold = 100%.

Параметры выравниваний, полученные infoalign, представлены в таблицах 4,5,6,7,8.

Таблица 4.

Имя последовательности	Длина последовательности в выравнивании	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позициии (от всех позиций)	Сходные позиций (от всех позиций)
Q65MI2_BACLD	26	27	1	1	10 (37.0%)	17 (63.0%)
RNSE_THET8	27	27	0	0	10 (37.0%)	17 (63.0%)

Таблица 5.

Имя последовательности	Длина последовательности в выравнивании	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позициии (от всех позиций)	Сходные позиций (от всех позиций)
Q65MI2_BACLD	549	589	8	40	137 (23.3%)	235 (39.9%)
O69007_9DEIN	453	589	19	136	137 (23.3%)	235 (39.9%)

Таблица 6.

Имя последовательности	Длина последовательности в выравнивании	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позициии (от всех позиций)	Сходные позиций (от всех позиций)
Q65MI2_BACLD	551	559	5	8	248 (44.4%)	356 (63.7%)
D9MPF2_ERWRD	552	559	3	7	248 (44.4%)	356 (63.7%)

Таблица 7.

Имя последовательности	Длина последовательности в выравнивании	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позициии (от всех позиций)	Сходные позиций (от всех позиций)
Q65MI2_BACLD	419	465	9	46	88 (18.9%)	151 (32.5%)
DPE_ARATH	384	465	18	81	88 (18.9%)	151 (32.5%)

Таблица 8.

Имя последовательности	Длина последовательности в выравнивании	Длина выравнивания	Количество гэпов	Длина гэпов	Абсолютно консервативные позициии (от всех позиций)	Сходные позиций (от всех позиций)
Q65MI2_BACLD	216	254	8	38	50 (19.7%)	88 (34.6%)
6PGL_THEMA	206	254	8	48	50 (19.7%)	88 (34.6%)

Из представленных таблиц ясно, что выравнивания негомологичных последовательностей имеют меньше абсолютно консервативных и функционально схожих позиций и больше гэпов.

Задание 3

Локальное и глобальное выравнивания:

Различия:

• Не присутсвовающие в локальном выравнивании позиции 1-46.

Локальное и вырезанное из множенственного выравнивания:

Различия:

• Пропущенные в локальном выравнивании 1-46 позиции
• Гэп в вырезанном из множественного выравнивания на 67-85 позициях двигает все последующие аминокислотные остатки: например, 90-я позиция - консервативный аспартат в вырезанном выравнивании и консервативный изолейцин в локальном, 110-я позиция - консервативный триптофан в вырезанном выравнивании и консервативный тирозин в локальном, 96-я позиция - аспартат в вырезанном выравнивании и тирозин в локальном.

Глобальное и вырезанное из множественного выравнивания:

Различия:

• 1-5 позиции вырезанного из множественного выравнивания выравнивают те же остатки гликозид гидролазы, что и 39-44 позиции глобального выравнивания, но другим аминокислотным остаткам изомеразы сахарозы.
• В 46-й позиции вырезанного из множественого выравнивания сопоставлены пролин и треонин, а в глобальном выравнии 46-ю позицию занимают индель и треонин.
• В 351-й позиции вырезанного из множественного выравнивания глутаминовая кислота сопоставлена лизину, а в глобальном выравнивании - инделю.

Я считаю, что локальное выравнивание показало наиболее достоверные результаты в приведённых выше примерах, но ,возможно, для других целей и пар последовательностей глобальное могло бы подойти лучше. Использование вырезанного из множественного выравнивания представляется мне нерациональным.