Практикум #13. Блоки в множественных выравниваниях

7 мая 2019 г.

Практикум #13. Блоки в множественных выравниваниях

Данный практикум посвящен нахождению блоков в множественных выравниваниях.

Задание 1. Блоки в множественном выравнивании INDY

Что было сделано?

  • Выбрали множественное выравнивание какого-либо белка
  • Найшли и разметили блоки в выравнивании
  • Объяснили гомологию
На каком белке было сделано?

Для данного задания я выбрал белок INDY (Protein I'm not dead yet, Uniprot ID —  INDY1_DROME) — катион-независимый электронейтральный переносчик (не связанный с деполяризацией мембраны) различных промежуточных соединений цикла трикарбоновых кислот. Транспорт осуществляется через эпителий кишечника и через плазматические мембраны органов, участвующих в промежуточном метаболизме. Сродство к субстратам убывает в следующем порядке: цитрат сукцинат пируват. Фумарат, а-кетоглутарат и глутарат также транспортируются, но лактат уже нет. Транспортный механизм не связан с Na+, K+ или Cl-. Функция показана в клеточных линиях ооцитов Xenopus и пигментного эпителия сетчатки человека (HRPE).

I'm not dead yet (INDY1_DROME)

Для начала была скачана последовательность INDY1_DROME, затем эту последовательность ввели в BLAST. Результаты были следующими (рисунок 1):

blast results
Рисунок 1.
Распределение 100 лучших результатов поиска BLAST по белку INDY1_DROME

Как мы можем видеть из рисунка 1, BLAST нашел в белке INDY1_DROME множество тарнсмембранных спиралей. Это логично, ведь этот белок несет ответственность за транспорт веществ и локализован на плазматической мембране. Для функционирования белка достаточно важно поддеривать эти спирали в исправном состоянии. Поэтому домены, кодирующие эти спирали довольно консервативны.

О высокой важности данных доменов также свидетельствует то, что в списке результатов вывелось больше сотни аминокислотных последовательностей с E-value, равным нулю. Всего получили 19 451 результатов. Процент идентичности больше 90% у ~50 последовательностей.

Из результатов поиска BLAST я взял около 70 последовательностей (не только самых первых). Далее я произвел выравнивание с помощью программы  muscle. Загрузил результат выравнивания в Jalview и начал отсорировывать те последовательности, которые мне показались негомологичными. Раскрасил столбцы, гомологичность которых составила больше 80%. Результат — рисунок 2.

blast results
Рисунок 2.
Множественное выравнивание INDY1_DROME с гомологами из программы muscle, просмотр в Jalview, раскраска Clustal.
Заключение

Я считаю, что последовательности, изображенные на рисунке 2 — гомологичные, так как в их выравнивании есть множество последовательно расположенных консервативных колонок. Например, колонки 190–195 S-M-W-I-S-N, 487–493 [LV]-L-G(3)-[FY]-A и так далее. Я думаю, что протяженные совокупности консервативных (функционально консервативных) позиций кодируют трансмембранные спирали, так как эти вторичные структуры очень важны для закрепления белка в мембране, то есть в месте выполнения им его функций. Неконсервативные же колонки (например, с 222—245), как я думаю, скорее кодируют петли.