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.