Практикум 8

Задание 1

Для выполнения этого задания был взят геном животного Индийский слон (Elephas maximus), использованного в практикуме 7. По запросу ATP synthase subunit delta в файле с последовательностями белков эукариота был найдет белок с идентификатором XP_049732089.1 ATP synthase subunit delta, mitochondrial [Elephas maximus indicus].

  • Последовательность белка из файла с последовательностями белков.

    • Идентификатор нуклеотидной записи, к которой относится ген, кодирующий данный белок: ATP5F1D

  • Последовательность гена белка с окрестностью из NCBI.

    • Рис.1. Изображение окрестности гена.

    Задание 2

    Так как выбранный организм Elephas maximus относится к вторичноротым, в качестве организма для поиска гомологичных нуклеотидных последовательностей в Blast было выбрано семейство Apoidea, потому что пчелы приятнее пауков. В качестве базы данных для поиска была выбрана база refseq_genomes (28 сборок для семейства Apoidea).
    Первый метод поиска - tblastx и стандартные параметры алгоритма.
    Результаты поиска:
    Было найдено 85 последовательностей. (Наибольший процент сходства - 59,65%, наименьший - 26,67%.)

    Рис.2. Графическая иллюстрация находок tblastx.

  • Ссылка на таблицу находок tblastx.

    • Второй метод поиска - blastn (megablast) длина слова 16 и 28.
    Результаты поиска:
    Было найдено 0 последовательностей. Данный результат можно объяснить тем, что данные организмы очень далеки друг от друга и не имеют сходства в геноме.

    Задание 3

    Чтобы проиндексировать геном выбранного организма была использована команда blast:

    makeblastdb -in mEleMax1genomic.fna -dbtype nucl

    Поиск проводился по последовательностям рРНК 16S и 32S.
    Функции 16S рРНК:
    1. Составная часть рибосом
    16S рРНК является частью малой субъединицы рибосомы (30S) у прокариот и участвует в процессе синтеза белка.
    2. Участие в инициации трансляции
    Она помогает в связывании мРНК с рибосомой, обеспечивая правильное позиционирование стартового кодона для начала трансляции.
    3. Сохранение структуры рибосомы
    16S рРНК способствует поддержанию структурной целостности рибосомы, обеспечивая правильное взаимодействие между различными компонентами.
    4. Филогенетическая классификация
    Изучение последовательностей 16S рРНК позволяет проводить филогенетический анализ и классификацию бактерий и архей, так как эта молекула сохраняется в ходе эволюции.

    Функции 23S рРНК:
    1. Составная часть рибосомы:
    23S рРНК является частью большой субъединицы рибосомы (50S) у бактерий и архей, играя критическую роль в синтезе белков.
    2. Каталитическая активность:
    23S рРНК обладает рибозимной активностью, что позволяет ей катализировать формирование пептидных связей между аминокислотами во время трансляции.
    3. Участие в инициации и элонгации трансляции:
    Она помогает в связывании тРНК с рибосомой и обеспечивает правильную позицию для мРНК, что важно для начала и продолжения синтеза белка.
    4. Поддержание структуры рибосомы:
    23S рРНК способствует поддержанию структурной целостности рибосомы, обеспечивая взаимодействие между различными компонентами.
    4. Филогенетическая классификация:
    Анализ последовательностей 23S рРНК используется для филогенетической классификации микроорганизмов, что позволяет изучать их эволюционные связи и разнообразие.

    Для решения поставленной задачи был выбран blastn, так как поиск выполняется между неродственными организмами и данные структуры являются не кодирующими белок.
    Код для выполнения:

    blastn -task blastn -query 16s.fna -db 'mEleMax1genomic.fna' -out 16s.out -outfmt 7 -evalue 0.01

    blastn -task blastn -query 23s.fna -db 'mEleMax1genomic.fna' -out 23s.out -outfmt 7 -evalue 0.01

    Для 16S рРНК было найдено 18 хитов (из них различается 4 => гомологи), для 23S рРНК было найдено 83 хита (из них различается 13 => гомологи). Для 16S рРНК 3 из 4х гомологов были найдены в одной хромосоме. Для 23S в 5 различных хромосомах.

    Выдача blastn (таблица):

  • 16S рРНК.
  • 23S рРНК

    • Выдача blastn (текст):

  • 16S рРНК.
  • 23S рРНК.