Практикум №9

Выравнивания

1. Глобальное парное выравнивание гомологичных белков

Таблица 1. Характеристики глобального парного выравнивания трёх пар белков
Protein name ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels
50S ribosomal subunit assembly factor BipA BIPA_ECOLI BIPA_BACSU 1746.0 53.9% 74.0% 5 2
Aspartate-semialdehyde dehydrogenase DHAS_ECOLI DHAS_BACSU 246.5 26.2% 45.2% 65 19
Lipoyl synthase LIPA_ECOLI LIPA_BACSU 747.0 46.5% 59.0% 35 5

2. Локальное парное выравнивание гомологичных белков

Таблица 1. Характеристики локального парного выравнивания трёх пар белков
Protein name ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels Coverage 1 Coverage 2
50S ribosomal subunit assembly factor BipA BIPA_ECOLI BIPA_BACSU 1751.0 54.9% 75.2% 0 0 99,0% 98,2%
Aspartate-semialdehyde dehydrogenase DHAS_ECOLI DHAS_BACSU 257.5 26.8% 46.2% 64 15 98,1% 97,7%
Lipoyl synthase LIPA_ECOLI LIPA_BACSU 748.0 52.8% 67.1% 3 3 88,8% 95,3%

3. Результат применения программ выравнивания к неродственным белкам

Таблица 1. Характеристики глобального и локального выравниваний негомологичных белков белков
Protein name ID 1 ID 2 Score % Identity % Similarity Gaps Indels Coverage 1 Coverage 2
Copper-exporting P-type ATPase Probable maltose O-acetyltransferase COPA_ECOLI MAA_BACSU 27.0 4.1% 7.2% 756 10 - -
Copper-exporting P-type ATPase Probable maltose O-acetyltransferase COPA_ECOLI MAA_BACSU 41.5 23.5% 38.3% 13 2 9,4% 38,6%

Можно заметить, что выравнивания заведомо негомологичных белков набирают заметно меньше веса, нежели выравнивания из предыдущих пуктов. Разумеется, падают и параметры Identity и Similarity. При локальном выравнивании сравниваются лишь части белка, поэтому оно набирает чуть больший вес. Даже в негомологичных белках могут быть относительно сходные участки (различные домены, например).

4. Множественное выравнивание белков и импорт в Jalview

Я выбрал мнемонику фукции ''BIPA'' и с помощью Advanced Searching в UniProt (query: mnemonic:bipa_*) нашёл соответствующие белки. Их оказалось 14 (и все они в Swiss-Prot). Я выбрал из них дополнительно 5 белков (помимо ECOLI и BACSU) с идентификаторами: BIPA_SALTY, BIPA_HELPY, BIPA_HAEIN, BIPA_SHIFL, BIPA_SYNY3.

Рекомендованное полное име из ECOLI - ''50S ribosomal subunit assembly factor BipA''.

Множественные выравнивание я осуществлял на kodomo: создал текстовый файл, перевёл его в fasta формат с помощью команды seqret, а затем с помощью muscle сделал файл bipa_alignment.fasta, содержащий непосредственно выравнивания. Этот файл я импортировал в Jalview.

Результатом стал проект: bipa_jalview.jvp.

Последовательности выровнялись очень хорошо, что следовало ожидать, ведь я намеренно выбрал, на мой взгляд, тот белок, который должен быть наиболее косервативным, ведь он участвует в сборке рибосом (в том числе и при низких температурах, поскольку обладает нуклеотид-независимой активностью шаперона). На краях последовательностей (в начале и в конце) расположена область наименьшей гомологии..

Можно отметить довольно протяжённый гомологичный участок 11-28, и лишь в 13 и 15 положениях у BIPA_SYNY3 и BIPA_HELPY изолейцин заменяется на валин (но аминокислоты сходные). Как было выяснено, этот участок является важным фактором в нуклеотид-связывающей функции белка у E. coli [1]. Как видим, стабилизирующей отбор не позволяет этим аминокислотам изменяться и у других бактерий. Также выделяется участок гомологии 80-94.

Положение 125, напротив, подвергается довольно сильному ''качанию''. Здесь встречаются тирозин, фенилаланин, гистидин, лизин, глутамин. Вряд ли эта аминокислота принимает какое-либо участие в функции белка.

Ссылки на источники

1. Kumar V, Chen Y, Ero R, Ahmed T, Tan J, Li Z, Wong AS, Bhushan S, Gao YG. Structure of BipA in GTP form bound to the ratcheted ribosome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Sep 1;112(35):10944-9. doi: 10.1073/pnas.1513216112. Epub 2015 Aug 17. PMID: 26283392; PMCID: PMC4568239.

Кирилл Кузенков, студент второго курса ФББ