Я выбрала три пары белков с одинаковой мнемоникой функции из Swiss-Prot (Escherichia coli K12 и Bacillus subtilis 168): ACKA, ACNA и ADPP. Последовательности каждой пары я выровняла программой needle при параметрах по умолчанию.
Таблица 1. Характеристики глобального парного выравнивания трёх пар белков
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetate kinase | ACKA_ECOLI | ACKA_BACSU | 821.0 | 43.0% | 63.6% | 23 | 11 |
| Aconitate hydratase A | ACNA_ECOLI | ACNA_BACSU | 2647.5 | 56.4% | 71.7% | 18 | 6 |
| ADP-ribose pyrophosphatase | ADPP_ECOLI | ADPP_BACSU | 171.5 | 29.4% | 46.3% | 34 | 11 |
Рекомендованные полные имена в записях Swiss-Prot для кишечной палочки и сенной палочки совпадают для всех трёх пар, разночтений нет.
Те же пары белков я выровняла программой water при параметрах по умолчанию. Покрытие я рассчитала как долю аминокислотных остатков белка, попавших в локальное выравнивание, от длины полной последовательности (с округлением до десятых процента).
Таблица 2. Характеристики локального парного выравнивания трёх пар белков
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels | Coverage 1 | Coverage 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetate kinase | ACKA_ECOLI | ACKA_BACSU | 823.5 | 43.3% | 64.2% | 21 | 10 | 98.2% | 98.7% |
| Aconitate hydratase A | ACNA_ECOLI | ACNA_BACSU | 2647.5 | 56.6% | 71.9% | 16 | 5 | 100.0% | 99.8% |
| ADP-ribose pyrophosphatase | ADPP_ECOLI | ADPP_BACSU | 176.5 | 32.8% | 50.5% | 20 | 9 | 89.5% | 95.7% |
Белки гомологичны практически по всей длине: покрытие локальным выравниванием составляет 98.2% и 98.7%, идентичность около 43%. Локальное выравнивание лишь слегка обрезает короткие концевые участки и даёт чуть более высокий вес (823.5 против 821.0) при почти тех же процентах сходства. В данном случае локальное выравнивание малоинформативно по сравнению с глобальным: картина гомологии та же, а обрезание концов не меняет содержательный вывод. Пар букв, сопоставленных в локальном выравнивании и не сопоставленных в глобальном, нет — локальное выравнивание является подмножеством глобального.
Это наиболее консервативная из трёх пар: идентичность ~56%, сходство ~72%, мало гэпов и инделей. Белки гомологичны по всей длине (покрытие 100.0% и 99.8%), вес глобального и локального выравниваний совпадает (2647.5). Локальное выравнивание здесь практически дублирует глобальное и не даёт дополнительной информации. Перестановок пар букв между локальным и глобальным выравниванием я не обнаружила.
Гомология выражена слабее: идентичность около 29–33%, много гэпов (особенно в глобальном выравнивании — 34 гэпа, 15.9% длины). Белки не выглядят одинаково консервативными по всей длине: покрытие локальным выравниванием ниже (89.5% и 95.7%), то есть концевые участки менее сходны. При этом внутри локально выровненного фрагмента сходство выше (50.5% против 46.3% в глобальном), так что гомологичный «ядерный» участок есть. Здесь локальное выравнивание информативнее: оно отбрасывает слабо сходные концы и поднимает вес (176.5 против 171.5). Пар букв, сопоставленных локально и иначе (или никак) сопоставленных глобально, нет — локальное выравнивание снова является усечением глобального.
(а) Мнемоника: ACNA. Рекомендованное полное имя белка из ECOLI — Aconitate hydratase A. В Swiss-Prot я нашла 31 белок с идентификатором, начинающимся на ACNA_. Помимо ACNA_ECOLI и ACNA_BACSU я выбрала:
Итого в выравнивании 7 последовательностей.
(б) Последовательности я скачала из UniProtKB (Swiss-Prot). Множественное выравнивание я выполнила программой Clustal Omega (EMBL-EBI) с параметрами по умолчанию для белковых последовательностей.
(в) Файл проекта Jalview: acna.jvp. Выравнивание в FASTA: acna_7_clustalo.fasta (исходные последовательности: acna_7.fasta).
(г) В целом все семь белков хорошо выровнялись и выглядят гомологичными: большая часть колонок выравнивания (длина 958) имеет высокую долю совпадений, особенно в интервалах примерно 100–350, 500–650 и 750–870, где часто совпадают 5–7 из 7 последовательностей. Наиболее заметная «дыра» — колонки примерно 412–466: здесь много гэпов у большинства белков, а у ACNA_MYCTU — протяжённая вставка. Из‑за неё средняя часть выравнивания выглядит менее консервативной, хотя фланкирующие участки остаются сходными. N- и C-концы тоже чуть более вариабельны (колонки ~1–50 и ~900–958), но без разрушения общей структуры гомологии. Таким образом, у выравнивания есть выраженная структура: протяжённые консервативные блоки, разделённые одним крупным вставка/гэп-участком в середине и менее консервативными концами.