Практикум 9. Информационное содержание мотива. PSSM. PSI-BLAST
Из литературных данных установлено, что основной белок хрусталика глаз птиц, δ-кристаллин, произошёл от фермента аргининосукцинатлиазы (ASL), катализирующего расщепление аргининосукцината на аргинин и фумарат в цикле мочевины. Небольшие изменения в трехмерной структуре лишили белок каталитической функции, но его растворимость и обилие вторичных структур обеспечили высокую стабильность и способность к плотной упаковке в хрусталике. В рамках этого практикума для работы был выбран δ-кристаллин курицы Gallus gallus, UniProt AC — P02521. Цель данного практикума — с помощью сервиса PSI-BLAST найти гомологи исследуемого кристаллина.
Сначала была проведена первая итерация PSI-BLAST для последовательности данного белка (P02521), которая по своей сути является обычным blastp. Поиск проводился по базе данных Swiss-Prot. Все параметры, кроме максимального количества находок (я увеличила с 500 до 1000), были оставлены по умолчению. В результате нашлось 642 находки, но 23 из них немного больше порога E-value (это в основном фумаратгидратазы). Среди белков с низким значением E-value есть 2 δ-кристаллина, подавляющее большинство - аргининосукцинатлиазы (ASL) из разных организмов и другие лиазы (аденилосукцинат- , аспартаза, сукциноцистеин- , трансаконитатдекарбоксилаза и фумаратгидратаза): выдача первой итерации PSI-BLAST.
Лучшая находка с исходной последовательностью - δ-кристаллин индейки обыкновенной Meleagris gallopavo (идентичны с точностью до 1 аминокислоты), следующая лучшая находка - как и ожидалось, аргининосукцинатлиаза (ASL) курицы (процент идентичности - 91.2), её выравнивание с запросом показано на рис.1.
В результате второй итерации PSI-BLAST было найдено 695 последовательностей, то есть было найдено 53 новых последовательностей и включились 23 последовательности из 1 итерации, но все они уже с не очень большим процентом идентичности - около 20%. Среди них были последовательности из новых организмов (в основном бактериальных), которые представляют собой фумаратгидратазы и аденилосукцинатлиазы. Файл выдачи второй итерации PSI-BLAST.
На третьей итерации новых последовательностей не было найдено.
Полученные с помощью PSI-BLAST результаты (ASL как из более близких, так и из более далёких организмов) поддерживают гипотезу о гомологии δ-кристаллина курицы и фермента цикла мочевины - аргининосукцинатлиазы. Заметим также, что помимо ASL, были идентифицированы также фумаратгидратаза и аденилосукцинатлиаза. Обнаружение этих ферментов не является случайным: все три белка принадлежат к надсемейству фумараз/лиаз, характеризуются сходной трёхмерной структурой и общим механизмом катализа, связанным с отщеплением фумарата, несмотря на низкую гомологию первичных аминокислотных последовательностей.