Нуклеотидный BLAST

1. Поиск гена δ-субъединицы АТФ-синтазы в геноме дрожжей

1.1 Поиск и сохранение белковой последовательности

Белок был найден в файле белковых последовательностей с помощью команды:

grep -A 1 "ATP16" GCF_000146045.2_R64_protein.faa > atp_delta_protein.fasta

Был получен NP_010280.1

1.2 Поиск идентификатора нуклеотидной записи

Был произведен поиск в GBFF файле с помощью команды, а далее выполнен конвейер для получения идентификатора:

grep -n "NP_010280.1" GCF_000146045.2_R64_genomic.gbff

head -n 66989 GCF_000146045.2_R64_genomic.gbff | grep "LOCUS" | tail -1

Результат: LOCUS NC_001136 1531933 bp DNA linear

Идентификатор нуклеотидной записи: NC_001136.10

1.3 Получение последовательности ДНК гена

CDS последовательность гена ATP16 получена при помощи сайта NCBI Nucleotide:

Координаты CDS: 708,891-709,394

1.4 Изображение окрестности гена в геномном браузере

Окрестность гена ATP16 в геномном браузере

Рисунок 1. Окрестность гена ATP16 в геноме Saccharomyces cerevisiae

Идентификатор белка: NP_010280.1

Идентификатор нуклеотидной записи: NC_001136.10

Координаты CDS: 708,891-709,394

Файл с последовательностью: atp16_cds.fasta

2.Сравнение вариантов поиска гомологов BLAST

2.1 Выбор семейства

Выбрано семейство: Кошачьи (Felidae)

2.2 Параметры поиска BLAST

База данных: refseq_genomes (15 сборок геномов кошачьих)

Метод	Параметры	Число находок	Лучший E-value
BLASTN/Megablast	word_size=16, evalue=0.05	4	0.027
TBLASTN	word_size=3, evalue=0.05	15	4e-04

2.3 Графические результаты BLAST

Рисунок 2: Результаты BLASTN - найдено 4 коротких высокогомологичных участка

Рисунок 3: Результаты TBLASTN поиска - найдено 15 гомологов с лучшим покрытием

2.4 Анализ результатов

Ожидаемое число находок: 15 (по числу сборок геномов кошачьих в RefSeq)

Фактические результаты:

BLASTN: 4 находки (27% от ожидаемого)
TBLASTN: 15 находок (100% от ожидаемого)

Вывод: TBLASTN значительно эффективнее для поиска гомологов у эволюционно далеких организмов, так как использует сравнение на уровне аминокислотных последовательностей, которые являются более консервативны.

3. Поиск генов рибосомальных РНК по гомологу E. coli

3.1 Индексация генома для локального BLAST

makeblastdb -in GCF_000146045.2_R64_genomic.fna -dbtype nucl -title "S_cerevisiae_R64" -out ge_db
        

3.2 Поиск рРНК

Для проведения поиска были использованы следующие команды:

blastn -query rrna_1.fasta -db ge_db -out 16s.txt -outfmt 6 -evalue 10 -word_size 7

blastn -query rrna_2.fasta -db ge_db -out 23s.txt -outfmt 6 -evalue 10 -word_size 7

3.3 Результаты поиска

16S рРНК: 12 находок (результат)

23S рРНК: 26 находок (результат)

3.4 Схема расположения находок в геноме

Схема расположения гомологов рРНК в геноме дрожжей

Рисунок 4. Схематичное изображение расположения гомологов прокариотических рРНК в геноме S. cerevisiae

4. Карты локального сходства геномов

4.1 Выбранные последовательности

Для анализа были выбраны плазмиды двух бактерий рода Pseudomonas

Sequence 1: NZ_CP120882.1 - плазмида бактерии

Sequence 2: NZ_CP199807.1 - плазмида бактерии

4.2 Карты локального сходства

Рисунок 5.Megablast

Рисунок 6.BLASTN (word_size=7, match/mismatch=1/-1)

Рисунок 7.TBLASTX

4.3 Вывод

Различия между методами:

Megablast показал только участки с высокой идентичностью
BLASTN с чувствительными параметрами показал больше более мелких участков сходства.
TBLASTX обнаружил те же, участки, что и предыдущие, однако показал еще больше мелких участков сходства.