На главную страницу второго семестра

Глобальное и локальное выравнивание аминокислотных последовательностей

Матрицы переходов

Глобальное выравнивание

     Было предложено построить глобальное выравнивание двух
коротких последовательностей:
1) Последовательность из первых 4-х остатков данного белка.
2) Последовательность из 5 букв, полученную следующим образом:
в последовательность первых 4-х остатков данного белка были
введены две замены 
и в произвольном месте была вставлена дополнительная буква. 
В результате применения к данным последовательностям алгоритма
Нидельмана-Вунша
была получена следующая матрица:
    M K R F
  0 Ñ -2 Ñ -4 Ñ -6 Ñ -8
M Ó -2 Õ 2 Ñ 0 Ñ -2 Ñ -4
D Ó -4 Ó 0 Õ 1 Ñ -1 Ñ -3
T Ó -6 Ó -2 Õ -1 Õ0 Õ -2
R Ó -8 Ó -4 Ó -3 Ó 1 Õ -1
E Ó -10 Ó -6 Õ -5 Ó -1 Õ 0
При построении были использованы следующие параметры:

  • Последовательности: MKRF, MDTRE
  • Вес совпадения — 2, вес замены — -1, штраф за делецию — -2
  • Оптимальное выравнивание:
    MK-RF
|  |
MDTRE
  • Вес: 0

Локальное выравнивание

     Было предложено построить локальное выравнивание двух коротких последовательностей:
1) Последовательность из первых 9-ти остатков данного белка.
2) Последовательность, составленная из ы 2, 3, 7, 8, 9 аминокислотных остатков данного белка 
В результате применения к данным последовательностям алгоритма Смита-Ваттермана
была получена следующая матрица:
    M K R F S L A I L
  Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0
K Ó 0 Õ 0 Õ 2 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0
R Ó 0 Õ 0 Õ 0 Õ 4 Ó 2 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0 Ñ 0
A Ó 0 Õ 0 Õ 0 Ó 2 Õ 3 Õ 1 Ñ 0 Õ 2 Õ 0 Õ 0
I Ó 0 Õ 0 Õ 0 Ó 0 Ó 1 Õ 2 Õ 0 Õ 0 Õ 4 Ñ 2
L Ó 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 0 Õ 4 Ñ 2 Ó 2 Õ 6
При построении были использованы следующие параметры:

  • Последовательности: MKRFSLAIL, KRAIL
  • Вес совпадения — 2, вес замены — -1, штраф за делецию — -2
  • Оптимальные выравнивания:
    KRFSL    AIL  
||  |  и |||
KRAIL    AIL
  • Веса: 6 и 4 для оптимального и субоптимального путей соответственно

Влияние параметров на глобальное выравнивание

    Было предложено построить глобальные выравнивания для двух последовательностей:
данного белка и короткой последовательности составленной из двух участков последовательности
данного белка длиной не больше 12 а.о. каждый. Построение производилось с помощью программы matcher.
Ниже представлены полученные выравнивания и параметры, при которых они строились:
Параметры 
SODC_ECOLI         1 MKRFSLAILALVVATGAQAASEKVEMNLVTSQGVGQSIGSVTITETDKGL     50
                                                                       
thirdprot          1                                                         0

SODC_ECOLI        51 EFSPDLKALPPGEHGFHIHAKGSCQPATKDGKASAAESAGGHLDPQNTGK    100
                                                               :..|  | 
thirdprot          1                                           VTSQ--G-      5

SODC_ECOLI       101 HEGPE--GAGHLGDLPALVVNNDGKATDAVIAPRLKSLDEIKDKALMVHV    148
                      .| :  | ||||||||||||                             
thirdprot          6 -VG-QSIG-GHLGDLPALVVN                                  23

SODC_ECOLI       149 GGDNMSDQPKPLGGGGERYACGVIK    173
                                              
thirdprot         24                               23

   1 MKRFSLAILALVVATGAQAASEKVEMNLVTSQGVGQSIGSVTITETDKGL     50
                                                       
   1                                                         0

  51 EFSPDLKALPPGEHGFHIHAKGSCQPATKDGKASAAESAGGHLDPQNTGK    100
                                                   .|.:
   1                                               VTSQ      4

 101 HEGPEGAGHLGDLPALVVNNDGKATDAVIAPRLKSLDEIKDKALMVHVGG    150
     ..|....||||||||||||                               
   5 GVGQSIGGHLGDLPALVVN                                    23

 151 DNMSDQPKPLGGGGERYACGVIK    173
                            
  24                             23
Штраф за открытие делеции 1 10
Штраф за продолжение делеции 1 1 
   Видно, что в случае, если штраф за открытие делеции поставить равным 10, 
то программа не начинает делецию в пределах выравнивания ни разу иначе как 
в начале и в конце. Действительно, такой большой штраф не будет компенсирован
совпадением нескольких аминокислот. В случае со штрафом за открытие делеции равным 1
в выравнивании появляются дополнительные гэпы, которые позволяют выровнять больше совпадений, что
больше отвечает реальной ситуации. Такая ситуация выполнима (в случае с высоким штрафом за открытие
делеции), скорее всего, только если последовательности коротки, и программа не сможет скомпенсировать
высокий штраф за открытие делеции

© Галкин Иван, 2005