Нуклеотидный локальный BLAST

В данном практикуме представлены задания, направленные на освоение локального BLAST.

Поиск гомологов белков в неаннотированном геноме

В заданной сборке генома Amoeboaphelidium protococcarum необходимо проверить наличие трёх эукариотических белков.

Phylogenetic and taxonomic summary of early diverged groups of Holomycota. (Karpov et. al.)

Для выбора источника последовательностей-запросов для BLAST был выбран сестринский для Aphelida таксон - [Microsporidia, Cryptomycota].^[1]Так как более изученным являются микроспоридии, то было решено искать белки в данной группе. Для поисков белков в Uniprot был произведен запрос:

taxonomy:"Microsporidia [6029]" OR existence:"Evidence at protein level [1]" OR existence:"Evidence at transcript level [2]" AND reviewed:yes

Для запросов были выбраны 3 белка домашнего хозяйства, принадлежащие Encephalitozoon cuniculi:

мРНК кэп гуанин-N7 метилтрансфераза: фермент, участвующий в созревании кэпа зрелой мРНК (MCES_ENCCU)
Глицин-тРНК лигаза: фермент, обеспечивающий присоединение глицина к соответствующей ему тРНК (SYG_ENCCU)
Бета-цепь тубулина: основной компонент микротрубочек(TBB_ENCCU)

Последовательности для BLAST'а были получены с помощью команды ([protein ID] - ID соответствующей записи UniProt, приведенный выше; [protein key] - часть соответствующего ID без указания организма):

seqret sw:"[protein ID]" -outseq [protein key].fasta

Для дальнейшей работы с BLAST исходный файл X5.fasta был переименован в fungi.fasta и была создана локальная база данных из сборки:

makeblastdb -in fungi.fasta -dbtype nucl

Запросы к полученной базе данных осуществлялись с помощью tblastn по следующей команде (для более точных находок порог на E-value был опущен до 0.1):

tblastn -query [protein key].fasta -db fungi.fasta -out [protein key].txt -evalue 0.1

Результаты:

mRNA cap guanine-N7 methyltransferase: было найдено 2 совпадения с e-value меньше 1e-8. Найденные скэффолды покрывают частично совпадающие участки запроса.
Glycine--tRNA ligase: было найдено 2 совпадения с e-value меньше 1e-157. Оба скэффолда покрывают последовательность запроса почти полностью.
Tubulin beta chain: было найдено 5 совпадений с различными e-value и рамками чтения (1 - 3e-47, 2 - 2e-106, 2 - 0.0). Определенные находки имеют Identity больше 75%, что говорит о сильной консервативности данного белка.

Вывод: по предсказанию tblastn гены всех выбранных белков присутствуют в сборке генома (выравнивания tblastn отличаются высоким Identity, говорящем о гомологии), при этом последовательность бета-цепи тубулина отличается гораздо более медленной скоростью эволюции по сравнению с кэп-метилтрансферазой и gly-тРНК лигазой.

References

Karpov S. et al. Morphology, phylogeny, and ecology of the aphelids (Aphelidea, Opisthokonta) and proposal for the new superphylum Opisthosporidia //Frontiers in Microbiology. – 2014. – Т. 5. – С. 112.