Практикум 11. Алгоритмы выравнивания. Программы.
Задание 1.
Для сравнения выравниваний гомологичных и негомологичных белков были выбраны 5 пар белков из протеомов штамма K12 кишечной палочки и штамма 168 сенной палочки (в каждой паре белки с одинаковой функцией, но от разных организмов). Для этого был создан файл с идентификаторами и длинами белков с помощью сортировки по идентификаторам в обоих протеомах. Таким образом, белки с одинаковой мнемоникой функции располагались рядом.
Идентификаторы выбранных гомологичных и негомологичных белков, их полные названия, а также результаты задания представлены в xlsx-таблице.
В глобальных и локальных выравниваниях гомологичных белков заметен высокий вес (от 264.5 до 1718 в глобальных и от 275.5 до 1719 в локальных) в отличие от глобальных и локальных выравниваний негомологичных белков (от 1 до 42 в глобальных и от 28 до 55 в локальных). Процентные идентичность (identity) и похожесть (similarity) в целом также выше у выравниваний гомологичных белков. В глобальных выравниваниях негомологичных белков резко увеличивается число гэпов, а в локальном становится ниже покрытие по сравнению с выравниваниями гомологичных белков.
Задание 2.
Для построения множественного выравнивания был выбран Flagellar biosynthetic protein FliR (sw:flir_*) следующих бактерий:
- Borrelia burgdorferi (strain ATCC 35210 / B31 / CIP 102532 / DSM 4680): спирохета
- Bacillus subtilis (strain 168): бацилла
- Caulobacter vibrioides (strain ATCC 19089 / CB15): альфапротеобактерия
- Escherichia coli (strain K12): гаммапротеобактерия
- Aquifex aeolicus (strain VF5): тип Aquificae
Программой muscle было сделано множественное выравнивание белков. Файл для скачивания (Рисунок 1) с экспортированным проектом в JalView.
Рисунок 1. Изображение множественного выравнивания.
Из множественного выравнивания были взяты строки с Borrelia burgdorferi (FLIR_BACSU) и Escherichia coli (FLIR_ECOLI). Эта часть множественного выравнивания была сравнена с глобальным и локальным выравниванием FLIR_BACSU и FLIR_ECOLI с помощью программы muscle, всё импортировано в JalView для визуализации сравнения (скачать проект JalView - Рисунок 2).
Рисунок 2. Изображение сравнения.
Отмечено три пары выравниваний: в красной рамке - фрагмент множественного выравнивания, в зелёной - глобальное,
в синей - локальное выравнивание.
Различия в выравниваниях (под позициями остатков подразумеваются расположения в выравнивании, а не в последовательности белка):
- При сравнении глобального выравнивания с локальным есть единственное отличие: участок 9-19 у E. coli в глобальном выравнивании располагается на позиции 18-27, 37 (индель на 28-36).
- Остатки 18-36 у E. coli в множественном выравнивании располагаются на 1-19 в глобальном.
- Остатки 53-56 у B. burgdorferi в множественном выравнивании располагаются на 59-62 в глобальном.
- Участок 63-89 у B. burgdorferi в глобальном выравнивании лежит на 58-63, 73-88, 91-95 в множественном выравнивании.
- Участок 91-105 у B. burgdorferi в множественном выравнивании сменяет расположение на 85-89, 91-99 в глобальном выравнивании.
- Остатки 106-109 у B. burgdorferi в множественном выравнивании идентичны остаткам 100, 101, 103, 105.
- Остатки 176-198 E. coli в множественном выравнивании соответствуют остаткам 172-185, 188-192 в глобальном выравнивании.
- Гэп у E. coli в множественном выравнивании смещает остатки 196-214 влево на один шаг по сравнению с глобальным выравниванием.
Несмотря на различия фрагмента множественного выравнивания с другими выравниваниями заметна высокая степень схожести. Так что даже по фрагменту множественного выравнивания видна гомология белков.