МНОЖЕСТВЕННЫЕ ВЫРАВНИВАНИЯ

 Назад
Предыдущее занятие
В данном занятии будут предприняты попытки найти, выровнять и частично проанализировать гомологи белка YokD_BacSu
Для начала я провёл поиск при помощи программы BLASTP среди эукариот и прокариот.
Подробную информацию по поиску гомологов среди эукариот и прокариот вы можете просмотреть в сохранённых отчётах о поиске:
bact.search; euk.search
В следующей таблице (1) находится краткая информация о финальных запросах, которые были составлены после серии гораздо менее точных прикидочных:
Поиск Алгоритм BLAST Название базы данных Ограничения по таксонам Порог e-value Максимальное количество хитов
По прокариотам BLASTP 2.2.28+ nr exclude:Firmacutes
exclude: Eukarya		 1x10-10 250
По эукариотам BLASTP 2.2.28+ nr Eukarya 6x10-51 10
табл.1 – параметры финальных поисков

Я выбрал такие достаточно узкие рамки поиска, поскольку прикидочные поиски выдавали слишком много результатов, не имеющих однозначного сходства с исходной последовательностью, например, имели высокий вес и е-value меньше единицы, но слишком маленькую идентичность, или же идентичность только по одному блоку, или же были высоко идентичны YokD_BacSu, но были гораздо короче, или же имели слишком много посторонних вставок.
NCBI, на котором я и пользовался сервисом BLAST, предоставляет возможность выстраивать филогенетическое древо гомологов белка (см.фиг 1-3). При построение деревьев отличие от YokD_BacSu было установлено на уровне не больше 85%.
фиг.1 – филогенетическое древо бактериальных гомологов фиг.2 – филогенетическое древо эукариотических гомологов
фиг.3. – поиск гомологов по таксонам, цифрами обозначены количество находок в данном таксоне
При поиске гомологов и различных таксонов я использовал поиск в NCBI по базе данных refseq. Для этого необходимо отметить все белки в таблице кратких сведений о находках и нажать "GenPept". В таблице (3) приведены данные о гомологах YokD_BacSu в разных таксонах, которые я использовал в выравнивании.
Домен Филум/Царство Организм Кол-во
белков
Eukarya Fungi
(Ascomycota)		 Fusarium pseudograminearum CS3096 1 8
Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 1
Fusarium oxysporum Fo5176
Fusarium_oxysporum_f._sp._cubense_race_4		 3
Gibberella zeae PH-1 1
Metarhizium acridum CQMa 102 1
Trichoderma virens Gv29-8 1
Amoebozoa Acanthamoeba castellanii str. Neff 1
Bacteria Actinobacteria Micromonospora chalcea 1 20
Ilumatobacter coccineum YM16-304 1
Streptomyces hygroscopicus subsp. jinggangensis 5008 1
Gordonia soli NBRC 108243 1
Proteobacteria Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841 1
Serratia marcescens 1
Burkholderia gladioli BSR3 1
Xenorhabdus nematophila ATCC 19061 1
Cyanobacteria Nostoc sp. PCC 7120 1
Rivularia sp. PCC 7116 1
Acaryochloris marina MBIC11017 1
Spirochaetes Sphaerochaeta globus str. Buddy 1
Spirochaeta caldaria DSM 7334 1
Thermotogae Mesotoga prima MesG1.Ag.4.2 1
Deinococcus-Thermus Deinococcus peraridilitoris DSM 19664 1
Deinococcus geothermalis DSM 11300 1
Verrucomicrobia Verrucomicrobiae bacterium DG1235 1
Haloplasmatales Haloplasma contractile SSD-17B 1
Bacteroidetes
(CFB group)		 Cyclobacterium marinum DSM 745 1
Chloroflexi
(GNS bacteria)		 Anaerolinea thermophila UNI-1 1
Archae Euryarchaeota (Halobacteria) Natrialba hulunbeirensis JCM 10989 1 5
Haloarcula japonica DSM 6131 1
Haloferax mucosum ATCC BAA-1512 1
Haloferax lucentense DSM 14919 1
Euryarchaeota (Methanomicrobia) Methanocella arvoryzae MRE50 1

По следующей ссылке расположено множественное выравнивание гомологов из всех вышеприведённых организмов. Ниже на фиг.4 приведёно изображение этого выравнивания.


фиг.4 – множественное выравнивание YokD_Bacsu c гомологами
(щёлкните на любое изображение, чтобы открыть его в этом окне)
Легенда:
алифатические неполярные аминок-ты - серый (метионин - тёмно-серый)
ароматические - бирюзовый
алифатические полярные незаряженные - дымчатый розовый
отрицательно заряженые - синий
положительно - фиолетовый
цистеин - зелёный
пролин - оливковый

Рассмотрение множественного выравнивания гомологов YokD_BacSu
Как нетрудно заметить, в целом выравнивание высококонсервативно (см.фиг.5-7). Можно увидеть, что АО в тех же позициях, в которых они связывают лиганд у YokD_BacSu, довольно консервативны. Причём, если не соблюдается идентичность лиганд-связывающих АО, то в примерно половине таких случаев происходит замена на АО со сходными свойствами: Ser на Cys (№57 в выравнивании), Val на Ile (66). В позиции 141 в YokD_BacSu стоит Gln, что не вполне нормально для этой позиции. Впрочем, если учесть, что лиганд COA находится в гидрофобном "чехле", АО которого суперконсервативны, то можно предположить, что именно благодаря нему и возможны некоторые перестройки сайте связывания СОА. Таким образом, все гомологи в выборке должны также свзявать лиганд. Сайт связывания СОА см.задание первого семестрана и фиг.8.
фиг.5 – выравнивание с порогом идентичность 34%
(при наведении курсора изображения меняют вид)


фиг.6 – выравнивание с порогом идентичность 53%


фиг.7 – выравнивание с порогом идентичность 100%


фиг.8 – слева гидрофобный "чехол", справа расположение лиганд связывающих остатков вокруг СОА, в скобках – номер АО в выравнивании
Наиболее различны начала и концы белков, что естественно, поскольку они меньше всего влияют на общую структуру белка.
Колонки пробелов приходятся в основном на участки, свободные от участков со вторичной структурой в YokD_BacSu. Что интересно, у нескольких белков какие-то некрупные потенциальные участки со вторичной структурой вообще отсутствуют. В целом же структура гомологов не должна значительно отичаться от YokD_BacSu.
© Галкин Федор