Глобальное парное выравнивание
Для работы были выбраны белки с мнемониками 6PGD, 6PGL, ABRB. Их полные названия представлены в таблице в колонке Protein Name (для белка с мнемоникой 6PGD присутствуют разночтения: 6-phosphogluconate dehydrogenase, NADP(+)-dependent, decarboxylating). Выравнивание выполнено с помощью команды needle (алгоритм Нидлмана-Вунша) и опции -auto.
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6-phosphogluconate dehydrogenase | 6PGD_ECOLI | 6PGD_BACSU | 1718.0 | 70.0 | 83.4 | 3 | 3 |
| 6-phosphogluconolactonase | 6PGL_ECOLI | 6PGL_BACSU | 304.5 | 25.3 | 42.0 | 62 | 12 |
| Transition state regulatory protein AbrB | ABRB_ECOLI | ABRB_BACSU | 5.0 | 0.5 | 0.9 | 420 | 2 |
Локальное парное выравнивание
Выравнивание выполнено с теми же белками, при помощи команды water (алгоритм Смита-Ватермана) и опции -auto.
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels | Coverage 1, % | Coverage 2, % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6-phosphogluconate dehydrogenase | 6PGD_ECOLI | 6PGD_BACSU | 1719.0 | 70.1 | 83.6 | 3 | 3 | 84.8 | 84.9 |
| 6-phosphogluconolactonase | 6PGL_ECOLI | 6PGL_BACSU | 317.0 | 30.6 | 48.7 | 16 | 6 | 75.8 | 74.8 |
| Transition state regulatory protein AbrB | ABRB_ECOLI | ABRB_BACSU | 27.0 | 36.4 | 81.8 | 0 | 0 | 2.9 | 10.4 |
Анализ результатов
- 6PGD: Высокая идентичность (70% при глобальном и 70.1% при локальном выравнивании) подтверждает сильную консервативность этого белка. Минимальные различия между методами указывают на отсутствие значимых вариабельных участков.
- 6PGL: Умеренная идентичность (25.3% глобально, 30.6% локально) и снижение числа гэпов (с 62 до 16) в локальном выравнивании свидетельствуют о наличии консервативных доменов, которые алгоритм Смита-Ватермана выделил, исключив менее схожие регионы.
- ABRB: Резкий рост идентичности с 0.5% (глобально) до 36.4% (локально) указывает на то, что белок содержит короткие высококонсервативные участки, которые не учитывались при глобальном выравнивании.
Для всех трёх белков идентичность превышает 25% (локально), что исключает случайное совпадение.
Применение программ выравнивания к неродственным белкам
Для этого задания я решила рассмотреть 2 белка с мнемониками ATPG - ATP synthase gamma chain, ATP synthase F1 sector gamma subunit, ATPase gamma subunit и CHEW - Chemotaxis protein CheW, Coupling protein CheW и выровнять их с помощью алгоритмов Нидлмана-Вунша и Смита-Ватермана.
| Program Name | ID 1 | ID 2 | Score | % Identity | % Similarity | Gaps | Indels | Coverage 1, % | Coverage 2, % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| needle | ATPG_ECOLI | CHEW_BACSU | 15.5 | 8.5% | 17.1% | 189 | 2 | - | - |
| water | ATPG_ECOLI | CHEW_BACSU | 27.0 | 27.3% | 45.5% | 0 | 0 | 7.3 | 13.5 |
Ключевые выводы
- Белки не гомологичны: Глобальное выравнивание не выявило значимых совпадений. Локальные совпадения — артефакт алгоритма, не подтверждающий родство.
- Ограничения методов: Глобальное выравнивание бесполезно для неродственных белков из-за шума. Локальное выравнивание может давать ложноположительные результаты.
- Биологический контекст: ATPG (АТФ-синтаза) и CheW (хемотаксис) выполняют разные функции и относятся к разным метаболическим путям.
Множественное выравнивание белков и импорт в Jalview
Выбор мнемоники - 6PGD. В swiss-prot было найдено 55 белков. Для построения выравнивания были выбраны: 6PGD_HUMAN, 6PGD_RAT, 6PGD_SHEEP, 6PGD_MOUSE, 6PGD_DROSI.
Скачать файл множественного выравнивания (FASTA)Описание выравнивания
- Позиции 121-146, 168-206 полностью идентичны
- На отрезке 121-154 полностью отличны 2 позиции у 6PGD_DROSI
- На отрезке 254-302 отличны 2 позиции у 6PGD_DROSI
- Отрезок 354-381 отличен на одну позицию у 6PGD_DROSI
Значит, эти отрезки играют важную роль в функционировании белка. Различия в вариабельных участках отражают адаптацию к видовой регуляторной специфичности.