Для поиска гомологов CLPX_ECOLI в наших бактериях был использован белковый BLAST протеомов с помощью программы blastp:
makeblastdb -dbtype prot -in proteomes.fasta
blastp -query clpx.fasta -evalue 0.001 -outfmt 7 -db proteomes.fasta 1>> out.txt
Получили следующую таблицу гомологов: out.txt
Всего было найдено 20 последовательностей белков со следующими функциями:
| Q1AU05_RUBXD | ATPase AAA-2 |
|---|---|
| Q82QV8_STRAW | AAA family ATPase |
| CLPX_MYCTU | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q82EE9_STRAW | ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH |
| A1TG43_MYCVP | ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH |
| A1TG29_MYCVP | ATPase AAA-2 domain protein |
| CLPX_MYCLE | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| CLPX_MYCVP | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q1AVT0_RUBXD | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q47MU4_THEFY | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q1AY82_RUBXD | ATPase AAA-2 |
| CLPX_NOCSJ | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q47MZ2_THEFY | ATPase |
| Q0S6Y7_RHOJR | Chaperone protein ClpB |
| A1SDV1_NOCSJ | ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH |
| CLPX_STRAW | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q47KU4_THEFY | ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH |
| Q0S8C7_RHOJR | ATP-binding subunit of ATP-dependent Clp protease |
| CLPX_RHOJR | ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX |
| Q82EB8_STRAW | ATP-dependent Clp protease |
Был получен объединенный fasta файл со всеми последовательностями полученных белков. Его можно посмотреть здесь.
С помощью программы FastMe по этим последовательностям было построено дерево со следующими параметрами:
Gamma distributed rates across sites — No
Starting tree — BIONJ
No refinement
100 бутстреп реплик
Само дерево в Newick формате можно посмотреть здесь.
После переукоренения в среднюю точку, по результатам построения был обнаружен ряд ортологов:
Q82EE9_STRAW, A1SDV1_NOCSJ - на дереве ветка отмечена красным
Q47MU4_THEFY, CLPX_STRAW - желтая ветка
CLPX_MYCTU, CLPX_MYCLE - желтая ветка
А также ряд паралогов, таких как:
Q82QV8_STRAW, Q82EE9_STRAW
A1TG43_MYCVP, A1TG29_MYCVP
CLPX_RHOJR, Q0S8C7_RHOJR
Дерево было построено в двух вариациях: с окрашеными группами ортологов (Рис. 1) и со скрытыми группами (Рис. 2):
Деление на клады производилось на основе функций белков: красная клада представлена АТФ-зависимыми металлопротеазами (ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH), а желтая - субъединицей АТФ-зависимой протеазы Clp (ATP-dependent Clp protease ATP-binding subunit ClpX).
Если сравнить с эталонным деревом из первого практикума, можно заметить, что выделенные группы согласуются с филогенией, а остальные узлы - практически нет. Так, например, организмы RUBXD и RHOJR находятся далеко друг от друга эволюционно, но их белки на нашем дереве определились как близкородственные, при чем бутстреп поддержка составляет 100 реплик из 100. В противовес достоверно близкие организмы THEFY и STRAW оказываются на дереве довольно далеко друг от друга.
Красную кладу составляют белки цинковых пальцев. Эта ветвь не в полной мере отражает филогению: вместо (NOCSJ,(THEFY,STRAW)); мы получили (THEFY,(NOCSJ,STRAW));.Хотя поддержка у ветви (NOCSJ,STRAW) довольно высокая.
Желтая клада напротив, в некоторых узлах имеет низкую поддержку, но согласуется с филогенией.
Можно заметить также, что группа белков, относящихся к семейству ААА атфаз, группируется на средней (не отмеченной цветом) ветке. Но поскольку группа не обособляется от других белков (например, ААА атфаза Q1AY82_RUBXD находится на одной ветке с шапероном ClpB - Q0S6Y7_RHOJR), выделять ее в отдельную кладу я не стала.