На главную страницу четвертого семестра

Занятие 1. Элементарные эволюционные события.

Задание 3. Сравнение давления отбора на разные гены (работа с веб-сервером PAL2NAL)

• PAL2NAL - программа, которая на основе множественного выравнивания белковых последовательностей и кодирующих данные белки ДНК (или мРНК) строит выравнивание этих ДНК с разбивкой на кодоны. По полученному выравниванию можно посчитать частоты синонимичных (K_S) и несинонимичных (K_A) замен. В случае попарного выравнивания PAL2NAL автоматически расчитывает K_S и K_A при помощи программы codeml из пакета программ PAML.
  
  
• Создание выборок белков и их генов.

  С помощью программы BlastP в UniProt найден потенциальный гомолог моего белка из Photorhabdus luminescens с ID 78%, при этом последовательности выравнивались по всей длине без единого гэпа, новая последовательность аннотирована так же, как и мой белок (дезоксирибозофосфат альдолаза).

  	Мой белок	Потенциальный гомолог
  AC	P0A6L0	Q7N932
  Длина, а.о.	259	259
  AC гена	U14003	BX571860

  Далее были получены последовательности белков и соответствующих генов, построено попарное выравнивание белков с помощью программы emma пакета EMBOSS, гены записаны в один fasta-файл (G1.fasta), который затем вместе с выравниванием был подан на вход программе PAL2NAL. Программа строит выравнивание с разбивкой на кодоны и выдает его в одном из четырех форматов (CLUSTAL, fasta и т.д.). Она также подсчитывает K_S и K_A, для этого необходимо не учитывать гэпы и стоп-кодоны (специальная опция).

  Данные о последовательностях из таблицы:
  2-м генам (АС L36552 и L36554) соответствуют белки AAC37229.1 и AAC37231.1 (ID 75%), являющиеся факторами фертильности Калифорнийских галиотисов. С данной парой проделали то же, что и с предыдущей (получили последовательности генов и соответствующих белков, построили попарное выравнивание белков).

• С помощью PAL2NAL получены выравнивание генов с разбивкой на кодоны сначала для генов из файла G1.fasta, а затем из файла G2.fasta.
  
• С помощью PAL2NAL получены значения K_A/K_S для генов из G1.fasta и для генов из файла G2.fasta.
  

  Странички с результатами:

  Страничка	Пара G1	Пара G2
  Выравнивание генов с разбивкой на кодоны	align1.htm	align2.htm
  Значения Ka/Ks	subrates1.htm	subrates2.htm
  KS	2.6956	0.0269
  KA	0.1418	0.1733
  KA/KS	0.0526	6.4390

  
  

• Сравнение результатов для генов из файла G1.fasta с результатами для генов из файла G2.fasta. Выводы.
  Отношение K_A/K_S для второй пары последовтельностей оказалось значительно больше единицы, а для первой - меньше. Такое различие можно объяснить выполняемой белками функцией: белок дезоксирибозофосфат альдолаза участвует в метаболизме сахаров и подвергается действию стабилизирующего отбора (должен эффективно катализировать реакцию); фактор фертильности участвует в слиянии мембран гамет и подвергается действию движущего отбора, чтобы исключить воможность межвидового спаривания (у галиотисов наружное оплодотворение).



• References (необходимо указать, т.к. использовалась программа)
  
    Mikita Suyama, David Torrents, and Peer Bork (2006) PAL2NAL: robust conversion of protein sequence alignments into the corresponding codon alignments. Nucleic Acids Res. 34, W609-W612.
    Goldman, N. and Yang, Z. 1994. A codon-based model of nucleotide substitution for protein-coding DNA sequences. Molecular Biology and Evolution 11:725-736.
  
  Подробнее о действии движущего отбора на фактор фертилизации:
  
     Swanson,W.J. and Vacquier,V.D. Extraordinary divergence and positive Darwinian selection in a fusagenic protein coating the acrosomal process of abalone spermatozoa Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92 (11), 4957-4961 (1995)

©Хайруллин Альберт