1.Сравнение параметров выравнивания
Сравнение параметров локального и глобального выравний проводилось на примере белков теплового шока семейства HSP70, для которых выполнялоь выравнивание в предыдущем практикуме. Была выбрана пара белков Chaperone protein DnaK (Mycobacterium leprae) и Heat shock protein homolog SSE1 (Candida glabrata). В пакете EMBOSS предусмотрены специальные команды для разных типов выравниваний. Так, команда "needle" получает на вход две последовательности, а затем выдаёт файл с оптимальным глобальным выравниванием пары. При этом используется алгоритм Нилдмана-Вунша. В качестве дополнительного аргумета можно выбрать различные матрицы выравнивания (например, BLOSUM62 для белковых последовательностей или EDNAFULL для нуклеотидных последовательностей), а также указать величину "штрафа" за открытие гэпа (gapopen) и за продолжение гэпа (gapextend ). Команда "water" используется для локального парного выравнивания. При этом, штраф за открытие гэпа составляет по умолчанию 10.0, а за его удлинение - 0.5. Матрица весов - EBLOSUMS62 для белков.

Таблица 1. Сравнение 2x типов выравниваний.

ID	Длина выравнивания	Длина последовательности	Абсолютно консервативные позиции	Процент	Число гэпов	Процент
Локальное выравнивание (water)
DNAK_MYCLE	703	597	176	29,5%	15	2,5%
HSP7F_CANGA	703	675	176	26,1%	9	1,3
Глобальное выравнивание (needle)
DNAK_MYCLE	729	620	181	29,2%	16	2,6%
HSP7F_CANGA	729	694	181	26,1%	10	1,4%

Из таблицы 1 видно, что локальное и глобальное выравнивания одних и тех же последовательностей отличаются по ряду основных параметров: число гэпов, число абсолютно идентиных позиций и т.д. Главное их отличие состоит в длине (что вполне логично). Число абсолютно консервативных позиций (как и их процент) больше в глобальном выравнивании, глобальное выравнивание лидирует и по числу гэпов, так как в локальном выравнивании установлены большие штрафы за открытие и удлиннение гэпов.
Подтверждающие иллюстрации:

Глобальное выравнивание двух гомологичных последовательностей (окончание)
Локальное выравнивание двух гомологичных последовательностей (окончание)
2. Сравнение параметров локального выравнивания пары гомологов и пяти пар не гомологов

ID	Длина выравнивания	Абсолютно консервативные позиции	Процент	Число гэпов	Процент
Глобальные выравнивания моего белка с негомологичными (needle)
ANW70673.1 + AMW32606.1	254	20	7,87%	3	1,18%
ANW70673.1 + KST73838.1	308	28	9%	5; 4	1,6%; 1,3%
ANW70673.1 + AKJ93252.1	575	16	2,8%	1; 3	0,17%; 0,52%
ANW70673.1 + AKC71559.1	527	23	4,4%	4; 2	0,76%; 0,38%
ANW70673.1 + BAC68787.1	630	20	3,2%	1; 5	1,6%; 0,79%
Локальные выравнивания моего белка с негомологичными (water)
ANW70673.1 + AMW32606.1	20	7	35%	0; 1	0%; 5%
ANW70673.1 + KST73838.1	28	9	32%	1; 0	3,6%; 0
ANW70673.1 + AKJ93252.1	24	7	29%	0; 1	0%; 4,2%
ANW70673.1 + AKC71559.1	21	8	38%	1; 0	4,8%; 0
ANW70673.1 + BAC68787.1	79	18	22,9%	0; 5	0%; 6,3%

Проанализировав полученную таблицу и выравнивания, можно сказать о том, что длина локального выравнивания для двух негомологичных последовательностей гораздо меньше чем длина глобального, а также часто меньше, чем длина самих последовательностей (например, длина глобального выравнивания составляет 527 аминокислотных остатков, а длина локального - 21). Cредние значения показателей в процентах для всех пяти негомологичных пар мой белок + белок однокурсника примерно одинаковы. Так, процент абсолютно консервативных позиций составляет от 22 до 35 процентов, тогда как в глобальных выравниваниях соостветствующий показатель не выше 8%. Количество (и длина) гэпов в локальном выравнивании также меньше.
Из этого можно сделать вывод: имеет смысл выравнивать негомологичные последовательности только с помощью команды для локального выравнивания water, в этом случае в выравнивании могут найтись похожие домены, или аминокислотные мотивы, имеющие какой-то биологический смысл.
Выравнивания:
1. Глобальное (1) и локальное (2) выравнивания ANW70673.1 + AMW32606.1

(1)

(2)
2. Глобальное (1) и локальное (2) выравнивания ANW70673.1 + KST73838.1

(1)

(2)
3. Глобальное (1) и локальное (2) выравнивания ANW70673.1 + AKJ93252.1

(1)

(2)

И так далее.
Ссылка проект JalView c выравниваниями из 1го и 2го заданий
3. Отличия между выравниваниями в разных программах
Это задание я выполняла на примере белков теплового шока Q12WE6 и Q01100 из предидущего практикума. Первое выравнивание - множественное, с другими белками этого семейства. Второе - парное глобальное (needle) в третье - парное локальное. В целом можно сказать что, выравнивания отличаются не очень сильно. Обсудим отличия:

(1) Множественное выравнивание гомологичных белков, из которого удалены все, кроме пары

(2) Глобальное выравнивание пары белков

(3)Локальное выравнивание пары белков
1. Последний аминокислотный остаток в глобальном выравнивании: Е сопоставлено Е, а в локальном и множественом - К сопоставлена Е.
2. Если рассматривать колонкy А-G, аналогичную во всех выравниваниях, то после неё во множественном выравнивании стоит гэп напротив A (позиция 697), в глобальном выравнивании S напротив A (595), в локальном - S напротив A (590).
3.Снова обратимся к концу выравнивания. Здесь в глобальном выравнивании после консервативного V-V идёт E-D, а потом E-E (позиции 627-629), рассматривая эту же область в локальном выравнивании можно отметить, что после консервативного V-V идёт два гэпа напротив Е подряд (позиции 631-633), если речь идёт о множетсвенном выравнивании, то здесь вообще нет консервативного V-V, вместо него идёт три гэпа подряд напротив VEE (позиции 733-735).
Глобальное и множетственное выравнивания похожи между собой, локальное от них отличается сильнее. Сссылка на проект с выравниваниями 3го задания
Источники:
1.en.wikipedia.org/wiki/Chaperone
2.kodomo.fbb.msu.ru/wiki/2016/2/pr11