Множественное выравнивание

Составление репрезентативной выборки гомологов UVRB_BACSU

Поиск гомологов UVRB_BACSU с помощью protein blast
Алгоритм	База данных	Организмы	Установленное E-value	Запрашиваемое количество гомологов	Количество найденных гомологов
blastp	RefSeq	Procaryota, за исключением Firmicutes	1e-10	500	500
blastp	RefSeq	Eucaryota	0.001	500	214

* Firmicutes были исключены при поиске прокариотических гомологов UVRB_BACSU, т.к. к Firmicutes относится Bacillus subtilis, из-за чего большинство гомологов могло бы быть найдено в этом таксоне и результаты дальнейшего анализа оказались бы неверными.

Рисунки 1 и 2. Таксономические деревья гомологов UVRB_BACSU, найденных с помощью protein blast среди Procaryota (левее) и Eucaryota (правее). В скобках указано количество гомологов в каждом таксоне.

Репрезентативная выборка гомологов UVRB_BACSU
Домен	Тип	Вид	Количество гомологов
Archaea	Euryarchaeota	Methanobacterium formicicum Methanobrevibacter smithii Methanolobus psychrophilus	3
Bacteria	Acidobacteria	Granulicella tundricola	1
	Actinobacteria	Arthrobacter gangotriensis Collinsella intestinalis Saccharomonospora viridis Slackia piriformis Streptomyces bottropensis Streptomyces somaliensis	6
	Chlamydiae	Parachlamydia acanthamoebae	1
	Cyanobacteria	Arthrospira maxima Chroococcidiopsis thermalis Microcystis aeruginosa Nostoc punctiforme Synechococcus elongatus	5
	Deferribacteres	Denitrovibrio acetiphilus	1
	Dictyoglomi	Dictyoglomus thermophilum	1
	Firmicutes	Bacillus subtilis	UVRB_BACSU
	Chlorobi	Ignavibacterium album	1
	Planctomycetes	Planctomyces limnophilus	1
	Proteobacteria	Cupriavidus metallidurans Desulfovibrio desulfuricans Escherichia coli Geobacter sulfurreducens Marinobacter adhaerens Pseudomonas fluorescens	6
	Spirochaetes	Leptospira interrogans Leptospira weilii	2
	Thermodesulfobacteria	Thermodesulfatator indicus	1
Eucaryota	Arthropoda	Drosophila melanogaster	1
	Ascomycota	Saccharomyces cerevisiae	1
	Chordata	Human	1
	Mycetozoa	Dictyostelium discoideum	1

* При составлении выборки учитывалось распределение гомологов по таксонам.

Некоторые эукариотуческие гомологи UVRB_BACSU
UniProt ID	FANCM_HUMAN	DDX17_DROME	DBP3_YEAST	Q54EH7_DICDI
Организм	Human	Drosophila melanogaster	Saccharomyces cerevisiae	Dictyostelium discoideum
Название белка	Fanconi anemia group M protein	ATP-dependent RNA helicase p62	ATP-dependent RNA helicase DBP3	RNA-directed RNA polymerase
Хромосома	14	3R	7	6

Исходя из данных, приведённых в таблице выше, можно предположить, что UVRB_BACSU имеет эукариотическое происхождение, т.к. у различных эукариот гены, кодирующие его гомологов, локализованы в ядерной ДНК, а не в митохондриальной ДНК. Локализация кодирующих генов в митохондриальной ДНК могла бы свидетельствовать о прокариотическом происхождении UVRB_BACSU и появлении его гомологов в эукариотических организмах в результате эндосимбиоза.

Множественное выравнивание отобранных гомологов UVRB_BACSU

Рисунок 3. Множественное выравнивание прокариотических гомологов UVRB_BACSU (кликабельно). Эукариотические гомологи UVRB_BACSU были исключены из выравнивания, т.к. имеют сиквенсное и структурное схоодство с UVRB_BACSU лишь в хеликазном C-концевом домене. Множественное выравнивание было построено в программе T-Coffee.

Цветовая схема окрашивания множественного выравнивания

* При окрашивании множественного выравнивания был задан порог консервативности, равный 15%.

Рисунок 4. Отредактированное множественное выравнивание прокариотических гомологов UVRB_BACSU (кликабельно). Множественное выравнивание было отредактировано в программе Jalview. Были добавлены следующие строки аннотаций:
• ADP-binding_site (аминокислты, связывающие АДФ, подписаны "S")
• Secondary_structure (аминокислоты, образующие α-спираль, отмечены красным цветом и подписаны "α". Аминокислоты, образующие β-тяж, отмечены зелёным цветом и подписаны "β")
• Blocks (участки множественного выравнивания, не содержащие гэпов, отмечены красным цветом и подписаны "Block X")

Результаты анализа множественного выравнивания

Множественное выравнивание прокариотических гомологов UVRB_BACSU достаточно консервативно, причём высококонсервативные участки выравнивания могут не соответствовать элементам вторичной структуры, и наоборот, элементы вторичной структуры могут быть образованы не очень консервативными аминокислотными последовательностями. Возможно, эти элементы вторичной структуры присутствуют не у всех гомологов, или для них не принципиально, какими аминокислотными последовательностями они образованы.

Множественное выравнивание содержит шесть больших блоков, пять из которых принадлежат цепи А и один принадлежит цепи В. Участок гэпов между первым и вторым блоками соответствует инсерции 132Gly в четвёртой α-спирали у Ignavibacterium album. Участки гэпов между вторым, третьим и четвёртым блоками соответствуют инсерциям нескольких аминокислот в β-поворотах у некоторых видов бактерий.

Рисунок 5. Сайт связывания АДФ у UVRB_BACSU. UVRB_BACSU окрашен в соответствии с цветовой схемой выравнивания. АДФ окрашен цветом cpk. АДФ и девять взаимодействующих с ним аминокислотных остатков показаны структурными формулами и подписаны.

Пять взаимодействующих с АДФ аминокислотных остатков (Thr41, Gly42, Gly44, Lys45 и Arg543) консервативны у всех отобранных гомологов UVRB_BACSU. Два взаимодействующих с АДФ аминокислотных остатка (Thr43 и Thr46) у некоторых гомологов UVRB_BACSU заменены на Ser. Tyr11, взаимодействующий с пиримидиновым кольцом АДФ, у некоторых гомологов UVRB_BACSU заменён на Phe или His. Gln12, образующий водородную связь своей кето-группой, принадлежащей пептидному остову, с амино-группой АДФ, неконсервативен, т.к. в данном случае радикал аминокислоты не имеет функционального значения.

Наверх