Использование поиска в Uniprot: правильная постановка запроса.

1. Поиск всех белков-компонентов АТФ-синтазы.

       В базе данных Uniprot хранится очень много белковых последовательностей, и не всегда бывает легко найти нужную. Поэтому задачей этого практикума стало изучение функции поиска в этой базе данных и правила постановки запроса. Для освоения этих функций было предложено найти все белки-компоненты АТФ-азы, закодированные в геноме моей бактерии, Geobacter sulfurreducens PCA. Мои запросы и результаты по ним представлены в таблице 1.

Таблица 1. Запросы для поиска белков - компонент АТФ-синтазы бактерии G.sulfurrreducens PCA в Uniprot.

       Всего мне удалось найти 9 компонент АТФ-синтазы (результат поиска изображён на рисунке 1), имеющих следующие информационные характеристики в Uniprot:

• 8 из них были исследованы и лежат в базе Swiss-prot, а atpX-компонента пока не была изучена (лежит в Tremble). Но тут я заметила две странности: во-первых, название компоненты atpF (B-компонента) встречается два раза - и в базе Swiss-prot, и в Tremble. Предпологаю, что это потому, что ген atpF попадает в два оперона, поэтому в запись об atpX его тоже внесли. При сравнение кода так и получается, что atpX и atpF - два разных белка, просто в оперон atpX попадает часть гена atpF, поэтому его тоже упомянули.
• По доказательству существования все компоненты относятся к одному типу: выведены из гомологии - то есть у какой-то бактерии они точно есть (скорее всего у второго штамма Geobacter sulfurreducens), поэтому предположили, что и у Geobacter sulfurreducens PCA тоже существуют.
• Локализация у генов белков разная - каждая компонента имеет свой локус, но следуют они друг за другом.

Рисунок 1. Результат итогового запроса в поиске компонент АТФ-синтазы G.sulfurreducens штамм PCA.

       Если Вам интересно, можете посмотреть последовательности компонент АТФ-синтазы в этом fasta-файле.

2. Поиск всех белков-компонентов АТФ-синтазы бактерии другого штамма.

       Так как белки-компоненты данной АТФ-синтазы выведены из гомологии, то я решила проверить АТФ-синтазу второго штамма Geobacter sulfurreducens-Geobacter sulfurreducens (strain DL-1 / KN400): доказано ли точное существание её белков компонент. Чтобы найти их, я вводила примерно те же запросы, что и в случае с моей бактерией, поэтому полную таблицу приводить не стала. Зато как выглядит конечный запрос можно посмотреть в таблице 2.

Таблица 2. Итоговый запрос для поиска белков - компонент АТФ-синтазы бактерии G.sulfurrreducens KN400 в Uniprot.

       Но, как оказалось, с белками-компонентами данного штамма дела обстоят ещё туманнее. Всего нашлось 8 субъединиц (результат запроса изображён на рисунке 2), информация о которых следующая:

• Все 8 компонент находятся в TrEMBLE (то есть, возможно, их последовательности ещё никто не смотрел!);
• По типу доказательства существования все выведены из гомологии;
• По локализации: atpX, atpF, atpH, atpA, atpG, atpD, atpC - их локусы идут друг за другом и находятся на одном опероне (по данным DOOR2), а atpB находится совершенно в другом месте.

Рисунок 2. Результат итогового запроса в поиске компонент АТФ-синтазы G.sulfurreducens штамм KN400.

       Заинтересовавшиеся могут скачать или посмотреть fasta-файл с последовательностями здесь.

3. Поиск гомологов для одной из субъединиц АТФ-синтазы.

       АТФ-синтаза - это важный белок для организма, поэтому он имеется не только у моей бактерии. Так что следующим заданием по освоению Uniprot стал поиск 10 гомологов одной из субъединиц АТФ-синтазы. Что такое белки-гомологи? Это белки, выполняющие сходные или одинаковые функции и имеющие одинаковое эволюционное происхождение генов. Для их поиска я воспользовалась функцией Uniprot - BLAST. Как таковой запрос я не формировала - программа просто сравнила последовательности, поэтому в качестве запроса служит белковая последовательность, которуя я и привела в таблице 3. А на рисунке 3 приведён список гомологов, найденных программой (не всех, а всего лишь находящихся на первой странице поиска).

Таблица 3. Запрос для поиска белков - гомологов α-субъединицы АТФ-синтазы бактерии G.sulfurrreducens PCA в Uniprot.

       Организмы, чьи белки я выбрала в качестве гомологов:

1. Лежащие в Swiss-prot:
   • Pelobacter propionicus (strain DSM 2379)
   • Heliobacterium modesticaldum (strain ATCC 51547 / Ice1)
   • Anaeromyxobacter sp. (strain K)
2. Лежащие в TrEMBLE:
   • Desulfuromonas acetoxidans DSM 684
   • Calditerrivibrio nitroreducens (strain DSM 19672 / NBRC 101217 / Yu37-1)
   • Nitrospina gracilis 3/211
   • Mucispirillum schaedleri ASF457
   • Denitrovibrio acetiphilus (strain DSM 12809 / N2460)
   • Hippea maritima (strain ATCC 700847 / DSM 10411 / MH2)
   • Flexistipes sinusarabici (strain DSM 4947 / MAS 10)

Рисунок 3. Результат запроса в поиске белков-гомологов α-субъединицы АТФ-синтазы G.sulfurreducens штамм PCA, имеющих PDB-запись.

       Желающие могут посмотреть последовательности белков-гомологов в данном fasta-файле.

5. Изучение протеома бактерии G.sulfurreducens PCA.

       Протеомом называют совокупность всех белков, закодированных в геноме. В основном, на Uniprot можно их найти, поэтому задачей данного практикума стало упорядочивание информации по белкам моей бактерии. Результат Вы можете увидеть в таблице 5.

Таблица 5. Сводная таблица протеома бактерии G.sulfurrreducens PCA в Uniprot.

       Как можно увидеть из таблицы, в просмотренные записях (Swiss-prot) находятся белки, выведенные по гомологии, в количестве 405 штук, в то время как в непросмотренных в основном лишь предполагаемые в районе 2,500. Из этого можно сделать вывод, что G.sulfurreducens PCA - не очень изученная бактерия, но ею продолжают заниматься, так как я находила записи, соответствующие датам уже этого года (2014-го).