Практикум 12.

1. Сравните выравнивания одних и тех же последовательностей тремя разными программами MAFFT, MSAprobs, Tcoffee.

В качестве обьектов для выравнивания я выбрала белки из 9 практикума, так как уже делала с ними множественное выравнивание.(1.EX7L_JANMA 2.EX7L_ALKMQ 3.EX7L_BACCN 4.EX7L_STAA1 5.EX7L_BACP2).

Множественное выравнивание я делала с помощью программ: MSAprobs,Mafft,Tcoffee.

Для выполнения этого задания я пользовалась программой, написанной невероятной Ксенией Кирцовой. (Спасибо ей большое:3)

В качестве референсного выравнивания я выбралa MSAprobs, результаты сравнения которого с Tcoffee и MAFFT приведены в таблице 1 и 2.

(s1,f1) (s2,f2) длина
(13-36) (13-36) 24
(38) (38) 1
(40-204) (40-204) 165
(206-362) (206-362) 157
(367-374) (367-374) 8
(380-424) (380-424) 45
(428-458) (428-458) 31

Таблица 1. Совпадающие блоки относительно MSAprobs и MAFFT:

(s1,f1) (s2,f2) длина
(1) (1) 1
(14-331) (14-331) 318
(383-461) (383-461) 79

Таблица 2. Совпадающие блоки относительно MSAprobs и Tcoffee:

Длина выравнивания одинакова для всех: 471

Исходя из полученных данный мы можем сделать вывод, что алгоритмы работы программ MSAprobs и MAFFT более схожи, чем MSAprobs и Tcoffee, так как общая длина совпадающих колонок в выравнивании MSAprobs и MAFFT (431) больше чем общая длина совпадающих колонок MSAprobs и Tcoffee (398).

2.Построение выравнивания по совмещению структур и сравнение его с выравниванием программой MSA.

Для того, чтобы построить выравнивание 3D структур были выбраны 3 структуры из случайно выбранного семейства Cytochrome c (PF00034). Структуры:

  • 1a56 (оранжевый)
  • 1akk (синий)
  • 1c7m (зеленый)

    • С помощью Analyze ->Pairwise Structure Alignment на сайте PDB было получено парное выравнивание структур:

    1.1.Результат выравнивания трёх белковых последовательностей.
    1.2.Результат выравнивания трёх белковых последовательностей.
    1.3.Совмещение структур.

    В качестве референсной структуры был 1a56.

    Далее с помощью текстового редактора я сделала множественное выравнивание.

    Далее я построила выравнивание в JalView (в проекте 2 выравнивания:jalView и PDB) этих трех структур с помощью программы MUSCLE with defaults. Далее посредством программы Ксении Кирцовой, можно увидеть совпадающие блоки относительно двух этих выравниваний:

    (s1,f1) (s2,f2) длина
    (15-24) (12-21) 10
    (27-39) (23-35) 13
    (122-123) (107-108) 2

    Таблица 3. Совпадающие блоки

    Описание программы Mafft

    MAFFT (Multiple Alignment using Fast Fourier Transform) - это программа с помощью которой можно осуществить множественное выравнивание последовательностей.

  • Что даем программе? Программе дается набор последовательностей в формате fasta (можно и в других поддерживаемых форматах)
  • Методы? MAFFT предлагает следующие методы выравнивания: L-INS-i, FFT-NS-2, или G-INS-i
  • Что выдает? В результате MAFFT создает файл с выравниванием последовательностей в выбранном формате.

    • Основные этапы работы прогрпммы:

    1.Предварительное выравнивание: В начале программа выравнивает все входные последовательности попарно с использованием оптимизированного алгоритма локального выравнивания!

    2.Основное прогрессивное выравнивание: MAFFT использует модифицированный вариант классического алгоритма прогрессивного выравнивания. На каждом шаге две наиболее схожие группы последовательностей объединяются и выравниваются с использованием весовых матриц сумм пар (Weighted Sum-of-Pairs scoring matrices).

    3.Итеративное уточнение выравнивания: Затем выравнивание уточняется засчет перемещения блоков в пределах выравнивания для максимизации суммарного веса. Это повторяется многократно.

    4.Окончательная обработка: На финальном этапе MAFFT применяет дополнительные методы для дороботки выравнивания, например добавление пропусков и т д.