Результат выравнивания

Пояснения: первая последовательность - самая лучшая находка, вторая и третья - прямая и обратная прочтенная последовательность, две последних - другие найденные последовательности от родственных видов.

Моя последовательность кодирует субъединицу I цитохром оксидазы (ген CO1) в митохондриях вида Ophiopholis aculeata (офиура , смотри фотографии).

Данный организм относится к отряду Ophiurida (Настоящие офиуры, с простыми неветвящимися лучами).

Офиуры, или змеехвостки ( Ophiuroidea по латыни) — класс донных морских животных из типа иглокожих. Своё название получили за своеобразный способ передвижения: когда они ползут по дну, их «руки» извиваются, как змеи. Офиуры — самый разнообразный класс иглокожих, включающий около 2 тысяч видов, большинство из которых — обитатели тропических вод (в России встречается 120 видов). Известны в ископаемом состоянии с раннего ордовика.

Офиуры обитают на морском дне повсеместно, на глубине до 6—8 км. Большинство встречается на глубине более 500 м; населяют и коралловые рифы. Ползают по дну посредством изгибания лучей или зарываются в грунт. У некоторых офиур руки ветвятся, и скопление питающихся офиур напоминает настоящий ковёр из щупалец. В нём застревают или активно захватываются мелкие животные (черви, ракообразные, медузы) и взвешенные частицы пищи (планктон). Офиуры по характеру питания являются слизисто-ресничными фильтраторами; имеются также офиуры-детритофаги и трупоеды. У офиур развита способность к регенерации лучей, но если отсечь все лучи от диска, животное умрёт. Офиуры часто образуют массовые поселения и служат пищей рыбам. Некоторые офиуры живут на водорослях, губках, кораллах и морских ежах.

Офиуры обычно раздельнополы, но имеются и виды-гермафродиты. Лишь немногие способны размножаться и бесполым путём — разделением надвое, с последующим восстановлением недостающих частей. Развитие происходит в большинстве случаев с метаморфозом, при этом образуется свободноплавающая личинка — офиоплутеус. Реже развитие прямое.

Информация взята со всем известного сайта.

Цитохром с-оксидаза (или комплекс IV, или цитохромоксидаза) - чрезвычайно важный белок, являющийся терминальной оксидазой цепи переноса электронов в митохондриях. Она катализирует окисление кислорода (донор электронов - цитохром а, продукт реакции - вода).

Цитохромоксидаза вносит свой вклад в создание протонного градиента для синтеза АТФ и является частью пути окислительного фосфорилирования. Кроме того, этот мультибелковый комплекс играет ключевую роль в регуляции активности всей дыхательной цепи и производстве энергии эукариотической клеткой.

Субъединица I cвязывает гем и гем а3, содержит Cu и имеет протонные каналы, гомологична бактериальной.

Последовательность участка гена субъединицы I цитохром с-оксидазы (длиной порядка 600 нуклеотидов) широко используется в проектах, связанных с ДНК-баркодированием — определением принадлежности организма к тому или иному таксону на основе коротких маркеров в его ДНК.

Сравнение списков находок 3-я разными алгоритмами blast

Я использовал уже знакомую последовательность.

Для поиска я решил ограничиться одним родом (Ophiopholis).

Можно сделать вывод, что алгоритмы BLASTN и DISCONTIGUOUS MEGABLAST при сходных вводных данных дают близкое число находок сходного качества.

MEGABLAST отсеивает большее число находок, выдаваемые им последовательности ближе к исходной. Он предъявяет относительно высокие требования к E-value, а Query cover не может быть ниже 28 нуклеотидов, поэтому этот алгоритм может не найти короткие последовательности.

DISCONTIGUOUS MEGABLAST действует аналогично MEGABLAST, но быстрее.

BLASTN лучше всего использовать для поиска схожих нуклеотидных последовательностей с целью определения таксономии и функции.

Пример последовательности, найденный только МEGABLAST.

Пример последовательности, найденный только DISCONTIGUOUS MEGABLAST и BLASTN.

Наличие гомологов трех белков в геноме одного организма

Возьмем сборку генома организма X5 (Amoboaphelidium protococarum)

Для начала необходимо создать локальную базу данных (команда makeblastdb -in X5.fasta -dbtype nucl ).

Затем запустим алгоритм TBLASTN, который по последовательности аминокислот будет искать гомологи нуклеиновых кислот (команда tblastn -query xxxx.fasta -db X5.fasta > xxxx.out).

TERT_HUMAN

Теломераза — фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК (TTAGGG у позвоночных) к 3'-концу цепи ДНК на участках теломер, которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках.

Теломераза состоит из теломеразной обратной транскриптазы (TERT), теломеразной РНК (hTR или TERC), и дискерина (по две молекулы каждого из этих веществ). Две субъединицы фермента кодируются двумя различными генами.

TERT — это обратная транскриптаза, то есть фермент, создающий одноцепочечную ДНК на основе шаблонной одноцепочечной РНК.

Теломераза экспрессируется в стволовых, половых и некоторых других типах клеток организма, которым необходимо постоянно делиться для функционирования определённых тканей (например, клетки эпителия кишечника). Обычные соматические клетки организма лишены теломеразной активности. Клетки 85 % раковых опухолей обладают теломеразной активностью, поэтому считается, что активация теломеразы является одним из событий на пути клетки к злокачественному перерождению.

Результаты tblastn по базе данных X5.fasta для TERT_HUMAN:

tert.out

Для лучшей нахоки сходство составляет 27% при длине 576 нуклеотидов. К тому же при длине теломеразной обратной транскриптазы в 1132 аминокислотных остатка мы видим очень малый процент перекрывания (50.2 %). Хоть в данном выравнивании и присутствуют консервативные участки, но утверждать о гомологии из-за этого нельзя

Скорее всего данный организм имеет обратную транскриптазу, но она очень сильно отличается от человеческого аналога (гомологичны лишь несколько консервативных участков).

RPB1_HUMAN

Перед нами субъединица эукариотической ДНК-зависимой РНК-полимеразы II.

Мне не удалось найти картинку только первой субъединицы, поэтому я представлю изображение всего фермента.

РНК-полимераза II катализирует транскрипцию ДНК, синтезирует предшественников мРНК и большинство мяРНК и микроРНК. Эта полимераза представляет собой комплекс массой 550 кДа и состоящий из 12 субъединиц. Является наиболее изученным типом РНК-полимеразы.

RPB1 самая большая субъединица РНК-полимеразы II. Её С-концевой домен, объединяющий до 52 гептапептидных повторов (YSPTSPS), которые необходимы для полимеразной активности. В сочетании с рядом других субъединиц полимеразы, она образует ДНК-связывающий домен полимеразы, в котором матрица ДНК транскрибируется в РНК.

Результаты tblastn по базе данных X5.fasta для RPB1_HUMAN:

rpb1.out

Человеческий белок имеет длину 1970 нуклеотидов. Для лучшей находки длиной 1547 сходство составляет 52%, процент покрытия 79%. Находка является гомологом исходного человеского белка.

Гистон H4 серой крысы (Rattus norvegicus)

Гистоны — обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции таких ядерных процессов, как транскрипция, репликация и репарация. Существует пять различных типов гистонов H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Гистоны H2A, H2B, H3, H4, называемых коровыми гистонами, формируют нуклеосому, представляющую собой белковую глобулу, вокруг которой накручена нить ДНК. Гистон H1/H5, называемый линкерным гистоном, связывается с внешней стороной нуклеосомы, фиксируя на ней нить ДНК.

Благодаря высокому содержанию лизина и аргинина гистоны проявляют сильно оснoвные свойства. Гистоны непосредственно контактируют с ДНК и способны нейтрализовать отрицательный заряд фосфатных групп ДНК за счёт положительных зарядов аминокислотных остатков.

Последовательность аминокислот в этих белках является консервативной и практически не различается в организмах различных таксонов. Гистоны присутствуют в ядрах эукариотических клеток; у бактерий гистонов нет, но они выявлены у архей группы Euryarchaea

Общая структура для гистонов H2A, H2B, H3, H4. Три центральные а-спирали образующие фолд домен и свободные концевые участки подвергаемые различным модификациям.

Результаты tblastn по базе данных X5.fasta для H4:

his.out

Длина крысиного гистона 899 нуклеотидов. Программа нашла несколько гомологичных находок, почти все они имеют сходство 94%.

Можно утверждать, что Amoboaphelidium имеет гистоны, гомологичные гистонам позвоночных.

Ген белка, закодированный в одном скэффолде ''Amoboaphelidium''

Для начала нужно получить информацию а длинах котингов. Это можно сделать при помощи команды infoseq X5.fasta -only -name -length

Результат - список котингов. Нужно выбрать один контиг длины порядка десятков тысяч пар нуклеотидов. Интроны у амебоафилидум короткие, так что ген может поместиться в одном таком контиге

Чтобы получить последовательность, я применил команду seqret X5.fasta: scaffold-698 -out scA.fasta. Ccылка на результат.

Далее я провел поиск в BLAST по алгоритму BLASTN

Мы можем наблюдать множество последовательностей схожей длины c покрытием 5%.

Cудя о всему этот ген кодирует гамма цепь фактора инициации трансляции eIF2

eIF2 является одним из важнейших факторов инициации трансляции и присутствует у всех эукарит. Его функция - взаимодействие с инициаторной тРНК.

Этот ген находится в самом начале нашего скэффолда, его координаты 1462-2793. Данные были получены с помощью BLASTX.

Alignment statistics for match #1
Score	Expect	Method	Identities	Positives	Gaps
Frame
629 bits(1621)	0.0	Compositional matrix adjust.	322/446(72%)	364/446(81%)	3/446(0%)
-1
Query  2793  VDVSKLTPLSPEVISN*ATINIGTIGHVAHGKSTVVKAISGV*TVRHKTELERNITIKLG  2614
             +DV+KLTPLS EVIS  ATINIGTIGHVAHGKSTVVKAISGV TVR K ELERNITIKLG
Sbjct  23    LDVTKLTPLSHEVISRQATINIGTIGHVAHGKSTVVKAISGVHTVRFKNELERNITIKLG  82

Query  2613  YANAKIYECDQ--CPRPLKYKSFRSDKEVQFKCEEPNCGGTMHLKRHVSFVDCPGHDILM  2440
             YANAKIY+ D   CPRP  Y+S  S    +F  + P   G   L RHVSFVDCPGHDILM
Sbjct  83    YANAKIYKLDDPSCPRPECYRSCGSSTPDEFPTDIPGTKGNFKLVRHVSFVDCPGHDILM  142

Query  2439  ATMLNGAAVMDAAMLLIAGNESCP*P*TSEHLAAIEIMKLNHVIILQNKIDLISE**AAE  2260
             ATMLNGAAVMDAA+LLIAGNESCP P TSEHLAAIEIMKL H++ILQNKIDL+ E  A E
Sbjct  143   ATMLNGAAVMDAALLLIAGNESCPQPQTSEHLAAIEIMKLKHILILQNKIDLVKESQAKE  202

Query  2259  *YKSILKFINGTVAQKAPIVPISA*MKYNIDAVNEYICKKVPVPVRDFTAPARLIVIRSF  2080
              Y+ IL F+ GTVA+ API+PISA +KYNI+ V EYI KK+PVP RDFT+  RLIVIRSF
Sbjct  203   QYEQILAFVQGTVAEGAPIIPISAQLKYNIEVVCEYIVKKIPVPPRDFTSEPRLIVIRSF  262

Query  2079  DVNKPGTEY*DLKGGVAGGSIL*GCLKLGDEIEVRPGIVSKDSEGKFRVRPILSRIVSLH  1900
             DVNKPG E  DLKGGVAGGSIL G LK+G EIEVRPGIVSKDSEGK   +PI S+IVSL 
Sbjct  263   DVNKPGCEVDDLKGGVAGGSILKGVLKVGQEIEVRPGIVSKDSEGKLMCKPIFSKIVSLF  322

Query  1899  TE*NHLQFAVPGGLIGVGTQIDPTVCRSDRLVGQVLGARGTLPEIYTELEITYFLLRQLL  1720
              E N LQ+A PGGLIGVGT+IDPT+CR+DR+VGQVLGA G LPEI+TELEI+YFLLR+LL
Sbjct  323   AEHNDLQYAAPGGLIGVGTKIDPTLCRADRMVGQVLGAVGALPEIFTELEISYFLLRRLL  382

Query  1719  GVRSTTENK*LTKVTKLAKNETLMVNIGSTTAGCKVLNVKADMAKIYLTVPCCTEIGEKV  1540
             GVR+  + K   KV KL+KNE LMVNIGS + G +V  VKAD+ KI LT P CTE+GEK+
Sbjct  383   GVRTEGDKK-AAKVQKLSKNEVLMVNIGSLSTGGRVSAVKADLGKIVLTNPVCTEVGEKI  441

Query  1539  ALSRRIDRHWRLIGWGKITRGVTIEP  1462
             ALSRR+++HWRLIGWG+I RGVTI+P
Sbjct  442   ALSRRVEKHWRLIGWGQIRRGVTIKP  467

В данном случае subject - мой белок (гамма-цепь elF4, ссылка на NCBI)

Query - скэффолд 698.

© Борисов Евгений 2016