Back to the second term

Работа с программой BLASTP

Basic Local Alignment Search Tool

Поиск белка CAPP_ECOLI по его последовательности

Был проведён поиск последовательности фосфоенолпируваткарбоксилазы E.coli в банке данных Swissprot с помощью программы BLASTP на сервере NCBI. В выданных программой результатах нужный нам белок находился на первом месте (то есть имел порядковый номер 1), что очевидно, ибо выравнивание последовательности самой с собой имеет стопроцентную идентичность и наивысший вес, который в данном случае равнялся 1697 битов (4396). NB: Конкретнее о двойном значении веса можно прочитать на странице "Матрицы переходов глобального и локального выравнивания". E-value равно 0.

Поиск того же белка по его последовательности был повторён, однако уже не в Swissprot, а в банке данных PDB. Удобней будет привести полученные данные в виде таблицы:

Как видно, результаты двух поисков позволяют нам заключить, что найденная 3D-структура в банке данных PDB соответствует белку, найденному в Swissprot, которые в свою очередь являются ничем иным, как фосфоенолпируваткарбоксилазой E.coli. Сделать такой вывод нам позволяет стопроцентная идентичность выравнивания в обоих случаях, совершенно одинаковый вес, E-value, совпавшие начало и конец выравнивания как во входной, так и в найденной последовательностях.

Поиск белка CAPP_ECOLI по его гомологу

Теперь поиск основан на последовательности гомологичного фосфоенолпируваткарбоксилазе E.coli белка CAPP_YERPE из Yersinia Pestis.

Такой результат поиска показывает, что CAPP_ECOLI и CAPP_YERPE являются достаточно близкими гомологами (процент идентичности высок, E-value равно нулю).
На выдаче белок с порядковым номером 1 был ничем иным как фосфоенолпируваткарбоксилазой Yersinia Pestis, то есть белком, чья последовательность подавалась на входе.

Поиск белка CAPP_ECOLI по фрагментам его последовательности

(*) - Поскольку выравниваний было два, согласно тому, что искусственная последовательность создавалась из двух кусочков последовательности нашего белка, то значения веса, E-value, начала и конца выравниваний входной и найденной последовательности указывались дважды, соответственно - первое значение для первого выравнивания, второе - для второго.
Что касается поиска в целом, то стоит отметить то, что программа BLASTP позволяет находить последовательности нужного белка по таким, казалось бы, чрезвычайно маленьким фрагментам (25 аминокислотных остатков) последовательности, поэтому BLASTP отлично подходит для решения таких задач, какие мы выполнили выше.

Является ли BLAST инструментом для поиска ортологов?

С помощью SRS была найдена последовательность репрессора рибозного оперона RBSR_BACSU из Bacillus subtilis (RBSR_BACSU.fasta). Затем посредством BLASTP был осуществлён поиск. В находке программа выдала порядка ста выравниваний, однако взяты были только первые двадцать. За ортологи принимались те белки, в названии которых есть слово RbsR. Таких белков оказалось пять, не считая белка RBSR_BACSU, чья последовательность вводилась на входе:

• gi|20139764|sp|Q9K6K2|RBSR_BACHD, репрессор рибозидного оперона из Bacillus halodurans;
• gi|20139702|sp|Q9CF41|RBSR_LACLA, репрессор рибозидного оперона из Lactococcus lactis subsp. lactis;
• gi|37999777|sp|Q9CPA2|RBSR_PASMU, репрессор рибозидного оперона из Pasteurella multocida;
• gi|1172870|sp|P44329|RBSR_HAEIN, репрессор рибозидного оперона из Haemophilus influenzae;
• gi|82582997|sp|P0ACQ3|RBSR_SHIFL, репрессор рибозидного оперона из Shigella flexneri.

Все шесть белков из двадцати являются репрессорами рибозного оперона, посему считаются в первом приближении оротлогами, то есть это последовательности, возникшие из одного предшественника в процессе видообразования и как правило, имеющие сходную функцию.

Оставшиеся же четырнадцать белков близки последовательностями к RBSR_BACSU, однако выполняют иные функции: регуляцию катабализма, транскрипционную регуляцию, репрессирование сахарозного оперона (Surose operon) и др. Скорее всего они являются паралогами для RBSR_BACSU, то есть последовательностями, возникшими из одного предшественника вместе с RBSR_BACSU в результате дупликации одного гена в одном организме. Паралоги обычно различаются по функциям.

В результате нельзя стопроцентно считать BLASTP программой пригодной для поиска ортологов, поскольку ортологи хоть и находятся BLASTP, но в подавляющей массе с паралогами. Итоговое заключение состоит в том, что однозначно BLASTP - это программа для поиска гомологов, как ортологов, так и паралогов, для некоего изучаемого белка.

Разные пользовательские интерфейсы BLAST

Та версия BLASTP, в которой выполнялись поставленные перед нами задачи, изложенные выше, находится на сервере NCBI. Помимо этого существют и другие ресурсы, где можно поработать с подобной программой, в частности на сервере EBI и на сервере Пастеровского института. Для того, чтобы сравнить три ресурса BLASTP, повторим второе задание по поиску последовательности белка по его гомологу поочерёдно на сервере EBI и на сервере Пастеровского института. Результаты сравнения оформим в виде такблицы: