Ортологи и паралоги

Выбранные организмы

Название бактерии Мнемоника
Aromatoleum aromaticum AROAE
Burkholderia mallei BURMA
Pasteurella multocida PASMU
Polynucleobacter asymbioticus POLAQ
Pseudomonas aeruginosa PSEAE
Roseobacter denitrificans ROSDO
Shewanella denitrificans SHEDO

Поиск гомологов blastp

Алгоритм поиска гомлогов белка CLPX_ECOLI в протеомах выбранных организмов:

1. Перенесла последовательность CLPX_ECOLI в ecoli_clpx.fasta
2. Создание fasta-файла с протеомами всех выбранных бактерий 

cat AROAE.fasta BURMA.fasta PASMU.fasta POLAQ.fasta PSEAE.fasta ROSDO.fasta SHEDO.fasta > ~/proteomes.fasta
3. Создание БД для поиска blastp из протеомов выбранных бактерий 

makeblastdb -dbtype prot -in proteomes.fasta -out clpx_db
4. Поиск гомологов по запросу ecoli_clpx.fasta в созданной ДБ с порогом e-value 0.001, результаты в виде таблицы в results.txt 

blastp -query ecoli_clpx.fasta -db clpx_db -evalue 0.001 -out results.txt

Выдача ( полный файл тут ):
sp|Q12LA2|CLPX_SHEDO ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 712 0.0
sp|Q9I2U0|CLPX_PSEAE ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 654 0.0
sp|Q5P160|CLPX_AROAE ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 619 0.0
sp|Q62JK8|CLPX_BURMA ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 617 0.0
sp|A4SXD7|CLPX_POLAQ ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 613 0.0
sp|P57981|CLPX_PASMU ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 612 0.0
sp|Q165G0|CLPX_ROSDO ATP-dependent Clp protease ATP-binding subun... 582 0.0
sp|Q9HUC5|HSLU_PSEAE ATP-dependent protease ATPase subunit HslU O... 95.9 1e-21
sp|Q12IT8|HSLU_SHEDO ATP-dependent protease ATPase subunit HslU O... 94.0 5e-21
sp|Q16CY2|HSLU_ROSDO ATP-dependent protease ATPase subunit HslU O... 93.6 8e-21
sp|Q5P503|HSLU_AROAE ATP-dependent protease ATPase subunit HslU O... 93.6 8e-21
sp|P57968|HSLU_PASMU ATP-dependent protease ATPase subunit HslU O... 93.2 1e-20
sp|Q62F00|HSLU_BURMA ATP-dependent protease ATPase subunit HslU O... 82.4 4e-17
sp|Q168A2|RUVB_ROSDO Holliday junction branch migration complex s... 45.4 3e-05
tr|A0A0H2WJ72|A0A0H2WJ72_BURMA ATP-dependent zinc metalloprotease... 43.9 9e-05
tr|A4SXL5|A4SXL5_POLAQ ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS... 43.5 2e-04
tr|Q9HV48|Q9HV48_PSEAE ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS... 43.5 2e-04
tr|Q9CNJ2|Q9CNJ2_PASMU ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS... 43.1 2e-04
tr|Q9CKU5|Q9CKU5_PASMU ComM OS=Pasteurella multocida (strain Pm70... 41.6 6e-04
tr|Q16C81|Q16C81_ROSDO Chaperone protein ClpB OS=Roseobacter deni... 41.2 7e-04
tr|Q167Z2|Q167Z2_ROSDO ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS... 41.2 7e-04
tr|Q12QI8|Q12QI8_SHEDO ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS... 41.2 8e-04

Реконструкция и визуализация

Из всех записей оставила только мнемоники и загрузила в JalView, полученные последовательности закинула в NGPhylogeny.fr

Параметры:
Multiple Alignment: MAFFT
Tree Inference: FastME
Gamma distributed rates across sites: No
Starting tree: BIONJ
Number of bootstrap replicates: 100

Рис.1 Выдача неукорененного дерева. Newick формат здесь

В принципе, тут уже видно ортоголоические группы и примеры ортологов/паралогов, но лучше укоренить.

Укореняю в middlepoint и включаю отображение бутстрэп анализа (в двух вариантх, дальше будет только кружочками)

Рис.2 Укоренение в middlepoint, bootstrap числами
Рис.3 Укоренение в middlepoint, bootstrap кружочками

Примеры:
Ортологи: CLPX_BURMA и CLPX_AROAE; HSLU_PASMU и HSLU_SHEDO; Q9CNJ2_PASMU и Q12QI8_SHEDO
Паралоги: HSLU_PASMU, Q9CNJ2_PASMU, CLPX_PASMU, Q9CKU5_PASMU

Выделение ортологических групп
Рис.4 Ортологические группы покрашены в разные цвета
Рис.5 Ортологические группы "схлопнуты"

В этом дереве можно выделить 3 ортологические группы:

CLPX - АТФ-связывающий сабъюнит АТФ-зависимой протеазы Clp (ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit СlpX). В эту группу входят все 7 (8 включая ECOLI) белков выбранных бактерий. Топология совпадает с исходынм деревом.

HSLU - АТФ-зависимый сабъюнит АТФ-зависимой протеазы HslU (ATP-dependent protease ATPase subunit HslU). В эту группу входят 6 белков выбранных бактерий, то есть все, кроме POLAQ. Топология соответствует исходной.

FTSH - АТФ-зависимая цинковая металлопротеаза FtSH (ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH). В эту группу входят 6 белков выбранных бактерий, то есть все, кроме AROAE. Топология совпадает с исходным деревом.