Практикум #10. Парные выравнивания

16 апреля 2019 г.

Практикум #10.

В этой работе мы познакомились с выравниваниями последовательностей.
Для выполнения работы было использовано программное обеспечение с открытым исходным кодом Emboss, а именно:

  • Комманда needle
    – глобальное выравнивание;
  • Комманда transeq
    – трансляция (создание аминокислотной последовательности в соответствии с нуклеотидной последовательностью).
  • Комманда infoalign
    – информация о последовательностях;

Задание. Исследование влияния на последовательности белков локальных мутаций в кодирующий последовательности

Что было сделано?
Сначала нашли полную последовательность (2Z,6E)-хедикариолсинтазы из генома бактерии Kitasatospora setae KM-6054. Затем произвели мутации в исходной последовательности и сохранили их в отдельных файлах. Производили парные выравнивания исходной последовательности с каждой мутированной.
Выполненная работа:
Точные параметры выполненных выравниваний – в таблице pr10_alignments.xlsx.
mutation-1
Рисунок 1.
Замена 21-го нуклеотида: с гуанина на тимин Синонимическая мутация, остался пролин на 7-ом месте
mutation-2
Рисунок 2.
Замена 31-го нуклеотида: с гуанина на тимин Миссенс-мутация, замена валина на фенилаланин на 11-ом месте
mutation-3
Рисунок 3.
Замена 41-го нуклеотида: с цитозина на тимин Миссенс-мутация, замена пролина на лейцин на 14-ом месте
mutation-4
Рисунок 4.
Замена 51-го нуклеотида: с цитозина на тимин Замены не произошло, остался цистеин на 17-ом месте
mutation-5
Рисунок 5.
Замена 60-го нуклеотида: с цитозина на тимин Замены не произошло, остался гистидин на 20-ом месте
mutation-6
Рисунок 6.
Делеция нуклеотидов с 19 по 24 Потеря 2 аминокислотных остатков: пролина (7) и аспарагиновой кислоты (8)
mutation-7
Рисунок 7.
Делеция нуклеотидов с 20 по 25 Потеря 2 аминокислотных остатков: пролина (7) и аспарагиновой кислоты (8), замена фенилаланина (9) на лейцин
mutation-8
Рисунок 8.
Делеция 20-го нуклеотида Сдвиг рамки считывания, образование многочисленных стоп кодонов, многочисленные замены (после изолейцина (6))
mutation-9
Рисунок 9.
Вставка двух нуклеотидов после 20-го Сдвиг рамки считывания, образование многочисленных стоп кодонов, многочисленные замены (после пролина (7))
mutation-10
Рисунок 10.
Делеция 20-го нуклеотида, вставка нуклеотида после 40-го Замены: пролин на аргинин (7), аспартат на треонин (8), фенилаланин на серин (9), тирозин на треонин (10), валин на серин (11), фенилаланин на серин (13), пролин на серин (14)
mutation-11
Рисунок 11.
Замена 51-го нуклеотида: с цитозина на аденин Замена одного нуклеотида, приводящая к появлению стоп кодона на 17-ой позиции
Обсуждение результатов
Мы можем выявить несколько закономерностей и явлений:
  • Если мутация в одном кодоне выражается только в замене третьего нуклеотида, то есть большая вероятность того, что мутация окажется синонимической (из-за вырожденности генетического кода).
  • Если произошла инсерция или делеция количества нуклеотидов, не кратного трем, то такая мутация, скорее всего, является критической (последовательность белка после места делеции сильно изменяется, здесь белок может оборваться, так как в кодирующей последовательности случайно может образоваться стоп-кодон), так как она нарушает рамку считывания.
  • Вставка или делеция количества нуклеотидов, кратного трем, может привести к двум исходам. Если мутация началась с первого нуклеотида кодона (открытой рамки считывания), то близлежащие к мутации аминокислоты не изменяются. Если не так, то близлежащие аминокислоты могут измениться.