Практикум 8

Задание 1. Поиск гена δ-субъединицы АТФ-синтазы

Изначально я выбрала домашнюю лошадь (Equus caballus), но у меня всё легло на компе из-за её генома, поэтому пришлось взять другой организм, Naegleria fowleri. У неё нужный белок не нашла, я клянусь, может я слепая, но я не нашла. Поэтому в итоге выбрала Arabidopsis thaliana.

Сборка RefSeq: GCF_000001735.4

В задании требуется найти в геноме выбранного эукариота ген, кодирующий δ-субъединицу АТФ-синтазы

Последовательность белка, аннотированная как нужный ген была найдена с помощью текстового поиска. Её идентификатор: AT5G13450

Идентификатор нуклеотидной записи, к которой относится ген: NP_196849.1

FASTA-файл нуклеотидной последовательностью

Положение гена ATP5, кодирующего δ-субъединицу АТФ-синтазы
Положение гена ATP5, кодирующего δ-субъединицу АТФ-синтазы. Координаты: 126 - 842

Задание 2. Поиск BLAST для ДНК-фрагмента

Так как мой организм является простейшим, можно было выбрать любой из представленных в задании таксонов. Выбранный таксон: Пчёлы (Apoidea)

tblastn

Использованная база данных: RefSeq Genomes

Число сборок, входящих в таксон: 38

Длина слова: 3

Остальные параметры по умолчанию

Выдача tblastn

Находки tblastn
Находки tblastn

Выдача странная, так как Query Cover - 76-77% для лучших находок, а наши организмы неродственные. Возможно, совпавшие участки - интроны или консервативные домены

blastn

Использованная база данных: RefSeq Genomes

Число сборок, входящих в таксон: 38

Длина слова: 11

Остальные параметры по умолчанию

Выдача blastn

Находки blastn
Находки blastn

Процент покрытия маленький (3-4%). Мне кажется странным, что анализ через blastn показал очень маленькие участки совпавших результатов, хотя именно blastn предназначен для выявления нуклеотидных гомологов (генов с консервативными участками ДНК

Задание 3. Поиск основных рибосомальных РНК по далекому гомологу

На локальном компьютере с помощью BLAST+ была проиндексирована последовательность моего организма для последующей работы локального BLAST. Используемая команда:

makeblastdb -in GCF_000001735.4_TAIR10.1_genomic.fna -dbtype nucl -out anya.fna

-dbtype - указываем тип последовательности

После этого мы скачали последовательности рРНК (16S и 23S) Escherichia coli и провели локальный поиск BLAST по полученной базе данных по методу blastn

Команда для выполнения (16S): blastn -task blastn -query ./16s.fa -db ./anya.fna -outfmt 7 -evalue 0.005 -out 16sblast_anya

Результат 16S РНК

Алгоритм выдал 12 хитов

Все выравнивания имеют:
1) длина выравнивания либо 1545 нт, либо короткие высококонсервативные выравнивания длиной 47-97 нт
2) идентичность ≈ 73-96%
3) все хиты найдены в хлоропласте (NC_000932.1)
4) E-value ≈ 7.99e-10

Команда для выполнения (23S): blastn -task blastn -query ./23s.fa -db ./anya.fna -outfmt 7 -evalue 0.005 -out 23sblast_anya

Результат 23S РНК

Алгоритм выдал 25 хитов

Все выравнивания имеют:
1) длина выравнивания либо 1545 нт, либо короткие высококонсервативные выравнивания длиной ≈ 150-300 нт, либо очень короткие участки 38-67 нт
2) идентичность ≈ 70-92%
3) все хиты найдены в хлоропласте (NC_000932.1)
4) E-value от 0.0 до 0.004, но в целом ≈ 9.59e-11

На рисунке ниже изображена схема 16S рРНК алгоритма BLAST

Схема выравнивания для геномного фрагмента NC_003076.8
Схема выравнивания для геномного фрагмента NC_003076.8

Задание 4. Карты локального сходства

Для выполнения задания были выбраны два разных штамма кишечной палочки: Escherichia coli K-12 MG1655, Escherichia coli O157:H7 Sakai.

Результаты по megablast

Диагональ посередине это большие консервативные блоки, сохранившиеся между штаммами. Много мелких делеций. Возможно есть транслокация в начале генома

Схема выравнивания методом megablast
Схема выравнивания методом megablast

Результаты по blastn

На карте BLASTN по всей площади графика есть большое количество мелких локальных совпадений. Это ожидаемо, так как blastn находит короткие участки гомологии. На главной диагонали видна линия сходства между двумя штаммами

Схема выравнивания методом blastn
Схема выравнивания методом blastn