Практикум 9

Глобальное парное выравнивание гомологичных белков
Табл.1 Характеристики глобального парного выравнивания трёх пар белков
Protein Name ID 1 ID 2 Score %Identity %Similarity Gaps Indels
Adenine phosphoribosyltransferase APT_ECOLI APT_BACSU 441.5 50.3% 61.2% 13 3
Flagellar motor switch protein FLIM_ECOLI FLIM_BACSU 369.0 28.8% 50.9% 14 8
DNA polymerase III subunit delta HOLA_ECOLI HOLA_BACSU 73.0 18.2% 33.8% 110 19
Локальное парное выравнивание гомологичных белков
Табл.2 Характеристики локального парного выравнивания трёх пар белков
Protein Name ID 1 ID 2 Score %Identity %Similarity Gaps Indels Coverage 1 Coverage 2
Adenine phosphoribosyltransferase APT_ECOLI APT_BACSU 450.0 56.2% 66.7% 0 0 88.5% 95.3%
Flagellar motor switch protein FLIM_ECOLI FLIM_BACSU 374.5 29.4% 52.0% 9 6 94.9% 96.4%
DNA polymerase III subunit delta HOLA_ECOLI HOLA_BACSU 92.0 19.5% 37.5% 66 14 87.8% 89.6%
Значения Score, Identity и Similarity практически совпадают, однако при выравнивании water эти значения несколько больше, из этого можно сделать вывод, что белки имеют больше локальных сходств. Значения гэпов и инделей различаются, needle для первого выравнивания выдал 13 гэпов, а water - 0, для второго 14 и 9, для третьего 110 и 66 соответственно.
Если пары букв, сопоставленные в локальном выравнивании, оказывались не сопоставлены в глобальном, то были выравнены меньшие по длине участки последовательности или начало выравнивания изменилось.
Adenine phosphoribosyltransferase
Значения Identity и Similarity подтверждают наличие гомологичных участков. Однако нельзя сказать, что белки гомологичны по всей длине, есть несовпадающие участки (coverage 88.5% и 95.3%). Локальное выравнивание более информативно, в нём отсутствуют гэпы и индели, оно подтверждает гомологичность (показывает, что существуют высококонсервативные участки с более высокой идентичностью и сходством) и также указывает на небольшие несовпадения в отдельных областях.
Flagellar motor switch protein
Локальное выравнивание показывает высокое покрытие (94.9% и 96.4%), что может указывать на наличие гомологичных участков, но белки не являются гомологичными по всей длине, это подтверждает количество гэпов и инделей и невысокие значения Identity и Similarity (вероятно, есть консервативные домены, разделённые негомологичными участками). В данном случае локальное выравнивание так же более информативно, высокий Score и меньшее число гэпов и инделей указывает на более точное совпадение функционально важных областей.
DNA polymerase III subunit delta
Белки негомологичны по всей длине. Значения Identity и Similarity низкие, однако покрытия подтверждают наличие гомологичных участков. Как в глобальном, так и в локальном выравнивании много гэпов и инделей. Локальное выявляет более консервативные участки с лучшими параметрами (выше Score, меньше разрывов, хорошее покрытие), однако глобальное выравнивание показывает, что общее сходство остаётся низким.
Результат применения программ выравнивания к неродственным белкам
Глобальное выравнивание
Табл.3 Характеристики глобального выравнивания пары неродственных белков
Protein Name ID 1 ID 2 Score %Identity %Similarity Gaps Indels
Carbamoyl phosphate synthase small chain /
Magnesium transport protein CorA
CARA_ECOLI CORA_BACSU 32.0 9.7% 17.4% 349 17
Локальное выравнивание
Табл.4 Характеристики локального выравнивания пары неродственных белков
Protein Name ID 1 ID 2 Score %Identity %Similarity Gaps Indels Coverage 1 Coverage 2
Carbamoyl phosphate synthase small chain /
Magnesium transport protein CorA
CARA_ECOLI CORA_BACSU 54.5 19.4% 32.6% 98 11 47.4% 55.2%
Как и ожидалось в двух выравниваниях значения Score, Identity и Similarity низкие, но в локальном они всё же несколько больше. Количество гэпов в глобальном выравнивании значительно превышает их количество в локальном (349 и 98 соответственно). Coverage меньше 60%, это означает, что большая часть последовательностей не совпадает, однако могут быть небольшие гомологичные участки. Глобальное выравнивание подтверждает, что белки неродственны по общей структуре (низкие Score и Identity, огромное число гэпов). Локальное выравнивание показывает некоторое слабое сходство на отдельных участках, что может быть результатом случайного совпадения. Все эти данные указывают на отсутствие эволюционного родства белков.
Множественное выравнивание белков и импорт в Jalview
Мнемоника: HOLA, 11 записей в Swiss-Prot
Полное имя: DNA polymerase III subunit delta
Выравнивание было сделано с помощью Jalview

Последовательности выровнены достаточно хорошо, видны общие участки с совпадающими аминокислотами. Хотя белки и схожи функционально, нельзя сказать, что они гомологичны по всей длине. Есть несколько гомологичных участков - столбцы: 25-36, 183-202, 336-351. Также есть области со значительным расхождением, что указывает на вариативность этих участков у гомологов.
График консервативности (под выравниванием) показывает уровень консервативности каждого столбца в последовательностях. Сильно консервативные позиции отмечены высокими столбцами (окрашенны в коричневый и жёлтый), они указывают на функциональную или структурную важность этих остатков. На графике есть области как с высокой, так и с низкой консервативностью, что говорит о наличии схожих участков.