Ортологичные и паралогичные белки
Для работы использованы гомологи АТФ-связывающей субъединицы протеазы Clp E.coli (fasta), принадлежащие бактериям, приведенным в таблице ниже.
| Организм | Мнемоника |
|---|---|
| Streptomyces avermitilis | STRAW |
| Thermobifida fusca | THEFY |
| Nocardioides sp. | NOCSJ |
| Clavibacter michiganensis | CLAMS |
| Bifidobacterium longum | BIFLO |
| Mycobacterium tuberculosis | MYCTU |
| Corynebacterium diphtheriae | CORDI |
Составление списка гомологов
Для выполнения задания была создана локальная база данных по выбранным бактериям с помощью набора комманд, с которыми можно ознакомиться по ссылке.
В результате поиска были получены следующие находки:
| Blast hit | Bit-score | E-value |
|---|---|---|
| sp|Q820F8|CLPX_STRAW ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub... | 535 | 0.0 |
| sp|A1SME0|CLPX_NOCSJ ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub... | 528 | 0.0 |
| sp|P9WPB9|CLPX_MYCTU ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub... | 519 | 0.0 |
| sp|Q6NFU7|CLPX_CORDI ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub... | 518 | 0.0 |
| tr|Q47MU4|Q47MU4_THEFY ATP-dependent Clp protease ATP-binding s... | 516 | 0.0 |
| sp|B0RAS4|CLPX_CLAMS ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub... | 491 | 1e-173 |
| sp|Q8G5R1|CLPX_BIFLO ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub... | 432 | 9e-150 |
| tr|Q8G871|Q8G871_BIFLO Protease OS=Bifidobacterium longum (stra... | 51.2 | 7e-07 |
| tr|Q6NFB1|Q6NFB1_CORDI ATP-dependent Clp protease ATP-binding s... | 45.8 | 3e-05 |
| tr|Q47MZ2|Q47MZ2_THEFY ATPase OS=Thermobifida fusca (strain YX)... | 43.9 | 1e-04 |
| sp|Q8G6B7|RUVB_BIFLO Holliday junction ATP-dependent DNA helica... | 42.7 | 2e-04 |
| tr|Q8G3S2|Q8G3S2_BIFLO ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ... | 43.1 | 2e-04 |
| tr|Q82QV8|Q82QV8_STRAW Putative AAA family ATPase OS=Streptomyc... | 41.6 | 3e-04 |
| tr|A1SDV1|A1SDV1_NOCSJ ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ... | 42.0 | 4e-04 |
| tr|Q47KU4|Q47KU4_THEFY ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ... | 42.0 | 5e-04 |
| tr|Q82EE9|Q82EE9_STRAW ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ... | 41.6 | 5e-04 |
| tr|Q82EB8|Q82EB8_STRAW Putative ATP-dependent Clp protease OS=S... | 41.6 | 7e-04 |
| sp|P9WQN3|FTSH_MYCTU ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS... | 41.2 | 7e-04 |
| tr|B0RHW4|B0RHW4_CLAMS ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ... | 41.2 | 8e-04 |
Сразу бросается в глаза, что находками с лучшим E-value являются АТФ-зависимые протеазы Clp. Все найденные белки обладают АТФазной активностью и, более того, 16/19 находок являются протеазами.
AC полученных находок были собраны в файл и с ними была запущена программа seqret по объединенным протеомам нужных бактерий. С выдачей можно ознакомиться по ссылке.
Полученные последовательности затем были выравнены алгоритмом muscle. Полученное множественное выравнивание доступно по ссылке.
Реконструкция филогении
Множественное выравнивание с отредактированными именами последовательностей было загружено в программу MEGAX и использовано для построения дерева методом Neighbor-joining. С результатом можно ознакомиться по картинке ниже.
Newick-формат данного дерева доступен по ссылке.
По данному дереву можно предсказать возможный путь гомологии выбранных белков:
- Паралоги: RuvB_BIFLO и ClpX_BIFLO, FtsH_MYCTU и ClpX_MYCTU, Q47MZ2_THEFY и FtsH_THEFY
- Ортологи: FtsH_BIFLO и FtsH_CLAMS, ClpX_MYCTU и ClpX_NOCSJ, Q82EB8_STRAW и Q6NFB1_CORDI
На дереве четко выделяются 2 крупные ортологичные группы белков: FtsH и ClpX. В следующем изображении ортологи из этих групп объединены в одну кладу.
Ортологичная группа FtsH представлена АТФ-зависимой цинковой металлопротеазой FtsH, найденной у всех бактерий кроме CORDI. Данная клада соответствует исходной филогении бактерий, единственное отличие - ветвь (MYCTU, CORDI) отсутствует в данной реконструкции, так как белок FtsH у CORDI не был найден blast'ом (вероятно, он не гомологичен остальным).
Ортологичная группа ClpX представлена АТФ-связывающей субъединицей АТФ-зависимой протеазы Clp, найденной у всех бактерий, выбранных для работы. Данная клада значительно отличается от исходной филогении. Совпадает только ветвь (THEFY, STRAW), которая теперь оказывается ближе к новой кладе (MYCTU, CORDI).