Парное выравнивание белков

Парное выравнивание - один из основных методов биоинформатики, основанный на сопоставлении последовательостей двух белков.
Здесь приведено еще одна небольшая работа связанная с аденилат-киназой, в которой используется этот метод.

Мутанты

С помощью скрипта evolve_protein.pl были получены мутантные формы трех участков (по 20 аминокислот) моего белка (аденилат-киназы). Скрипт запускался через Putty следующей командой:

perl evolve_protein.pl –i sw:kad_bacsu –o [файл]

Причем, скрипт запускался трижды с разными параметрами change и replacement. Результаты действия скрипта переводился в формат fasta, после чего добавлялись в jar (в программе Jalview) файл вместе с изначальной последовательностью белка в формате fasta. Затем велся поиск мутированных участков в изначальном белке, и проводилось выравнивание “вручную”.


Рисунок 1. Выравнивание мутантного участка с показателями change=0.6 replace=0.8. Аминокислоты изначального белка показаны с 26 по 48.	Рисунок 2. Выравнивание участка с показателями change=0.6 replace=0.6 (левее) и участка с показателями change=0.4 replace=0.8 (правее). Аминокислоты изначального белка показаны со 140 по 193.

Далее был посчитан процент identity и similarity для каждого выравнивания. Для этого использовалась формула:	Для similarity принимается m=1 при A(i1)=A(i2) или A(i1)?A(i2). Результаты расчета приведены ниже.

Затем был подсчитан все выравниваний с помощью матрицы BLOSUM62.

c=0.6 r=0.8   1+4+4+5-12+6+6+5+6+5+4+0-1-2+5+0-12+5+7-1=45
c=0.6 r=0.8   6+6-1+7+1+5+7-12+6-3+9-4-3-1+6-2+5-12-1+5+5=29
c=0.4 r=0.8   4+5+5-3+5+4+0+5+5+1+5+5-3+4+4-12+6+7-1+5+5=56

Ортологи

Был составлен fasta файл, содержащий последовательность исходного белка (KAD_BACSU) и двух его ортологов (KAD_BACA2 и KAD_BACCQ). Чтобы выровнять последовательности используется функция Web services => Alignment => Muscle with default. Ны выходе получаем выравнивание тройное выравнивание. Далее из этого выравнивание выделялось 3 парных выравнивания (SU-A2, SU-CQ, A2-CQ). Информация об этих выравниваниях была получена с помощью команды infoalign.

USA	Name	Sequence Length	Aligned Length	Gaps	Gap Length	Identity	Similarity	Difference	% Change	Weight	Description
fasta::SU_CQ.fasta:KAD_BACSU/1-217	KAD_BACSU/1-217	217	217	0	0	217	0	0	0.000000	1.000000	Adenylate kinase;
fasta::SU_CQ.fasta:KAD_BACCQ/1-216	KAD_BACCQ/1-216	216	216	0	0	156	27	33	27.777779	1.000000	Adenylate kinase;

USA	Name	Sequence Length	Aligned Length	Gaps	Gap Length	Identity	Similarity	Difference	% Change	Weight	Description
fasta::SU_A2.fasta:KAD_BACSU/1-217	KAD_BACSU/1-217	217	217	0	0	217	0	0	0.000000	1.000000	Adenylate kinase;
fasta::SU_A2.fasta:KAD_BACA2/1-217	KAD_BACA2/1-217	217	217	0	0	207	4	6	4.608295	1.000000	Adenylate kinase;

USA	Name	Sequence Length	Aligned Length	Gaps	Gap Length	Identity	Similarity	Difference	% Change	Weight	Description
fasta::A2_CQ.fasta:KAD_BACA2/1-217	KAD_BACA2/1-217	217	217	0	0	217	0	0	0.000000	1.000000	Adenylate kinase;
fasta::A2_CQ.fasta:KAD_BACCQ/1-216	KAD_BACCQ/1-216	216	216	0	0	155	27	34	28.240740	1.000000	Adenylate kinase;

Тройственное выравнивание было окрашено по схеме ClustalX, порог identity ntreshold был выбран так, чтобы окрашивались только участки, где минимум две аминокислоты совпадают (он равен 1%).

Рисунок 3. Участок тройного выравнивания с 40 по 60 аминоксилоту.