Выравнивание и гомология

На данной странице представлен отчёт о работе с множественным выравниванием - способом сравнения последовательностей белков для поиска гомологии между ними.

Раскраска гомологичных участков с помощью Jalview

Для поиска гомологичных участков в последовательностях белков из одного семейства были использованы два типа раскраски: BLOSUM62 и ClustalX.
В первом случае закрашиваются абсолютно консервативные колонки. Если в вертикальном блоке встречаются атомы, близкие по структуре, они закрашиваются более бледным цветом (Рис.1).

Рис.1

Раскраска ClustalX ориентирована в большей степени на функциональную консервативность аминокислот. Поэтому одним цветом может закрашиваться колонка, содержащая различные аминокислоты, но схожие по свойствам (Рис.2).

Рис.2

»Раскраска BLOSUM62
»Раскраска ClustalX

Поиск гомологии

Основываясь на схожести структуры и функий аминокислот, входящих в белки, можно с большой долей вероятности судить об их гомологии.

Выравнивание родственных белков

Участки последовательностей, где наблюдается наибольшее количество абсолютно консерватифных позиций и отсутствуют гепы можно объединить в блок (обозначено B). Это значит, что в этой части белка скорее всего не происходило изменений. Таким образом можно судить о родственности белков, представленных в выравнивании (Рис.3).
Несколько блоков можно объединить в кластер (C). Кластер может содержать гэпы. В данном выравнивании блоки нельзя объединить в кластер, т. к. ни в одном белке гепы не занимают весь промежуток между блоками. Значит в этом месте могли происходить делеции и вставки аминокислот. Поэтому нельзя утверждать, что в каждой колонке между блоками аминокислоты гомологичны между собой.
В данном выравнивании содержится довольно большой участок, содержащий минимальное количество гомологичных позиций (X). Участки с гэпами составляют в нём 37,9%.

Рис.3

»Блоки
В некоторых участках последовательностей наблюдается явное сходство между несколькими белками и в то же время отличие от других.

Рис.4

»Гомология двух белков

В выравнивание был добавлен родственный белок. В нём удалось найти те же мотивы, что присутствовали в остальных последовательностях (Рис.5). Поэтому можно предположить, что эти мотивы в расположении аминокислот характерны для семейства, к которому принадлежат эти белки.
Затем в выравнивание была добавлена неродственная последовательность. В результате процент консервативных колонок заметно снизился. Я привела статистику для первого блока и для целого выравнивания при добавлении в него заведомо негомологичного белка - thyX.

Сравнение выравниваний родственных и заведомо негомологичных белков
Позиции выравнивания	Для блока	%	Для выравнивания с thyX	%
абсолютно консервативные	3	27,3	0	0,0
консервативные на 70%	1	9,1	10	11,5
абсолютно функционально консервативные	6	54,5	5	5,7
функционально консервативные на 70%	7	63,6	24	27,6

Как видно из таблицы, при добавлении заведомо неродственного белка наблюдается гораздо меньше гомологичных структур. Но, что интересно, программа всё же находит схожие участки.

Рис.5

Выравнивание неродственных белков

Было построено выравнивание с негомологичными белками. Программа почти не нашла консервативных позиций, абсолютно консервативные отсутствуют, а процент позиций с гэпами составляет 89%. Было найдено 2 блока минимального размера, объединить их в кластер невозможно (Рис.6). Всё это доказывает отсутствие родственных связей между данными белками.

Рис.6

»Блоки

«Назад
Дальше»