Ферменты и метаболические пути. База данных KEGG.

Работа с KEGG ORTHOLOGY

Цель данного задания - проверить, являются ли члены разных ортологических рядов KEGG гомологичными белками.
Для выполнения задания был выбран метаболический путь синтеза жирных кислот (рисунок 1). Была выбрана реакция R04014, ее катализирует два ортологических ряда белков: K01071 (medium-chain acyl-[acyl-carrier-protein] hydrolase) и K10781 (fatty acyl-ACP thioesterase B). Схема реакции приведена на рисунке 2.

Рисунок 1. Карта метаболического пути синтеза жирных кислот из базы данных KEGG. Выбранная реакция (R04014) покрашена в бирюзовый цвет.

Рисунок 2. Схема выбранной реакции.

Для каждого ортологического ряда были получены списки идентификаторов белков (кнопка "Uniprot" в конце страницы ортологического ряда), которые подавались на вход сервису "Retrieve/ID mapping" базы данных Uniprot. В результате были получены аминокислотные последовательности белков обоих ортологичных рядов. Все последовательности были переименованы и объединены в один файл, для которого проводилось выравнивание с помощью Muscle:

muscle -in all.fasta -out allalign.fasta

В результате был получен файл с выравненными последовательностями. Полученное множественное выравнивание было открыто в программе хJalview было и покрашено раскраской Clustalx. Некоторые белки очень плохо выравнивались, и не содержали большинство доменов, характерных для консенсуса. Эти белки были исключены. Файл с проектом: allalign.jvp.
Для выбранных белков было построено филогенетическое дерево в программе MEGA (методом Neighbor-Joining, со 100 бутстреп-репликами), которое изображено на рисунке 3. Видно, что белки, относящиеся к ортологическому ряду K10781 выделяется в отдельную кладу, поддержка соотвествующей нетривиальной ветви 99, что говорит о ее достоверности. При этом ортологический ряд K01071 распался на две отдельные клады. Это видно и по выравниванию, белки из нижней части дерева хуже выравнивались, чем остальные члены данного ортологического ряда.

Рисунок 3. Изображение полученного филогенетического дерева. Голубой рамкой обведена клада, соответствующая ортологическому ряду K10781.