Парные и множественные выравнивания белков
2. Глобальное парное выравнивание
Для проведения глобальных выравниваний были отобраны 3 пары белков с одинаковой мнемоникой функции у Escherichia coli и Bacillus subtilis. Каждая пара выровнена программой needle с параметрами по умолчанию (EBLOSUM62, штраф за открытие гэпа 10.0, за продолжение 0.5).
Выравнивания: oppa.needle, rapa.needle, thie.needle
Таблица 1. Характеристики глобального парного выравнивания трёх пар белков
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels (3) |
| Periplasmic oligopeptide-binding protein OppA (1) | OPPA_ECOLI | OPPA_BACSU | 743.0 | 32.1% | 49.4% | 34 | 17 |
| RNA polymerase-associated protein RapA (2) | RAPA_ECOLI | RAPA_BACSU | 43.0 | 9.7% | 15.4% | 736 | 32 |
| Thiamine-phosphate synthase | THIE_ECOLI | THIE_BACSU | 195.0 | 28.6% | 41.6% | 29 | 7 |
(1) В записи OPPA_BACSU рекомендованное имя другое: Oligopeptide-binding protein OppA.
(2) В записи RAPA_BACSU рекомендованное имя совсем другое: Response regulator aspartate phosphatase A. Это разные белки с совпавшей мнемоникой (см. п. 4).
(3) Число инделей подсчитано программой indels.py.
3. Локальное парное выравнивание
С помощью программы water было проведено локальное парное выравнивание тех же самых белков.
Выравнивания: oppa.water, rapa.water, thie.water
Таблица 2. Характеристики локального парного выравнивания трёх пар белков
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels (3) | Coverage 1 | Coverage 2 |
| Periplasmic oligopeptide-binding protein OppA (1) | OPPA_ECOLI | OPPA_BACSU | 754.0 | 33.7% | 51.4% | 25 | 13 | 92.4% | 92.7% |
| RNA polymerase-associated protein RapA (2) | RAPA_ECOLI | RAPA_BACSU | 54.5 | 19.4% | 30.7% | 198 | 27 | 46.3% | 87.8% |
| Thiamine-phosphate synthase | THIE_ECOLI | THIE_BACSU | 215.5 | 32.6% | 47.9% | 8 | 3 | 87.7% | 84.2% |
(1), (2), (3) См. сноски к таблице 1.
Покрытие считалось как длина участка последовательности, вошедшего в локальное выравнивание, делённая на полную длину последовательности.
4. Комментарии к выравниваниям
OPPA_ECOLI – OPPA_BACSU
Белки гомологичны практически по всей длине. Характеристики локального выраванивания почти не отличаются от глобального. Нового локальное выравнивание здесь почти ничего не сообщает.
RAPA_ECOLI – RAPA_BACSU
Белки не гомологичны: это разные белки с совпавшей мнемоникой. RAPA_ECOLI длиной 968 остатков, RAPA_BACSU длиной 378 остатков. В глобальном выравнивании 736 гэпов из-за разницы длин и 9.7% идентичности. Локальное выравнивание нашло участок с 19.4% идентичности и весом 54.5 и эти значения соотносятся со значениями, полученными при выравнивании заведомо негомологичной пары белков из задания 5. Поэтому найденный участок скорее всего случайность.
THIE_ECOLI – THIE_BACSU
Белки гомологичны по большей части длины. Вес локального выравнивания выше, чем у глобального (215.5 против 195.0). Число гэпов уменьшилось с 29 до 8, инделей — с 7 до 3. Локальное выравнивание здесь информативнее глобального, так как точнее охватывает гомологичную область.
5. Выравнивание неродственных белков
Взята пара с разными мнемониками: RAPA_ECOLI (RNA polymerase-associated protein RapA) и OPPA_BACSU (Oligopeptide-binding protein OppA).
Выравнивания: rapa_oppa.needle, rapa_oppa.water
Таблица 3. Глобальное выравнивание (needle)
| ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels (3) |
| RAPA_ECOLI | OPPA_BACSU | 27.5 | 5.1% | 9.6% | 1009 | 18 |
Таблица 4. Локальное выравнивание (water)
| ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels (3) | Coverage 1 | Coverage 2 |
| RAPA_ECOLI | OPPA_BACSU | 68.0 | 20.2% | 30.0% | 171 | 23 | 39.3% | 66.2% |
(3) См. сноску к таблице 1.
Как и ожидалось для неродственных белков, вес обоих выравниваний очень низкий. Глобальное выравнивание состоит в основном из гэпов (1009), идентичных позиций всего 5.1%. Локальное выравнивание находит участок с 20% идентичности, но для такой длины и с таким числом гэпов это случайное сходство. Water всегда находит какой-нибудь полходящий участок, даже если гомологии нет.
6. Множественное выравнивание и Jalview
RAPA. Рекомендованное имя белка: RNA polymerase-associated protein RapA. В Swiss-Prot нашлось 126 записей.
Список выбранных идентификаторов: rapa.txt
Последовательности получены из него программой seqret и выровнены программой muscle с параметрами по умолчанию: результат seqret, файл с выравниванием
Проекст с выравниванием: rapa_alignment.jvp
В выравнивании три группы белков, и гомологичны друг другу только белки внутри групп.
-
Белки из организмов ECOLI, SALTY, CITK8, SHESH выровнялись хорошо, гэпов почти нет.
Наиболее консервативные участки: 7–26, 172–190, 576–590, 600–616.
Наименее консервативные участки: 434–491, 644–702, 898–935, 952–986.
Белки из организмов DICDI и DIPOM. Гомологичны друг другу: 143 из 184 совместно выровненных позиций идентичны. С белками первой группы они не гомологичны.
RAPA_BACSU. Не гомологична ни одному из белков: её последовательность раздроблена гэпами на короткие фрагменты по всей длине выравнивания.
Таким образом, одинаковая мнемоника в Swiss-Prot не гарантирует гомологии: под RAPA скрываются как минимум три неродственных семейства белков.