Учебный сайт Орлова Артёма

Практикум 4. Паралоги, визуализация.

В задании реконструируется филогения гомологов ClpX-субъединицы Clp протеазы E.coli.

Подготовка выравнивания.

Из базы данных о протеомах бактерий были отобраны протеомы 7 бактерий практикума 1. Эти протеомы были объединены в единый файл.

Далее был осуществлён поиск гомологов при помощи blastp:

     makeblastdb -in proteomes.fasta -dbtype prot -out proteomes_db
     blastp -query CLPX_ECOLI.fasta -db proteomes_db -evalue 0.001 -out clpx_ecoli_blastp.out

Выдача blasp:

  sp|P0A6H1|CLPX_ECOLI ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   860    0.0
  sp|Q8ZC66|CLPX_YERPE ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   805    0.0
  sp|B4EU54|CLPX_PROMH ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   769    0.0
  sp|Q92QQ2|CLPX_RHIME ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   596    0.0
  sp|Q8UFY5|CLPX_AGRFC ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   596    0.0
  sp|Q8G0I5|CLPX_BRUSU ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   586    0.0
  sp|Q9JTX8|CLPX_NEIMA ATP-dependent Clp protease ATP-binding sub...   557    0.0
  sp|B4F171|HSLU_PROMH ATP-dependent protease ATPase subunit HslU...  96.7    8e-22
  sp|Q8ZJJ5|HSLU_YERPE ATP-dependent protease ATPase subunit HslU...  95.1    2e-21
  sp|P0A6H5|HSLU_ECOLI ATP-dependent protease ATPase subunit HslU...  93.6    7e-21
  sp|Q92TA7|HSLU_RHIME ATP-dependent protease ATPase subunit HslU...  92.8    1e-20
  sp|Q8UJ87|HSLU_AGRFC ATP-dependent protease ATPase subunit HslU...  92.0    2e-20
  sp|Q8FY12|HSLU_BRUSU ATP-dependent protease ATPase subunit HslU...  90.9    5e-20
  tr|B4F2B3|B4F2B3_PROMH ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  46.6    2e-05
  sp|P0AAI3|FTSH_ECOLI ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH OS...  46.2    2e-05
  tr|A0A2S9PH39|A0A2S9PH39_YERPE Putative magnesium chelatase fam...  46.2    2e-05
  tr|A0A5P8YCE6|A0A5P8YCE6_YERPE Cell division protein OS=Yersini...  45.8    2e-05
  tr|A0A0H3GCZ6|A0A0H3GCZ6_BRUSU ATP-dependent zinc metalloprotea...  45.4    3e-05
  tr|Q92M98|Q92M98_RHIME ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  45.4    3e-05
  tr|Q7CT50|Q7CT50_AGRFC ATP-dependent zinc metalloprotease FtsH ...  45.4    4e-05
  sp|Q9JUB0|RUVB_NEIMA Holliday junction ATP-dependent DNA helica...  42.7    2e-04
  tr|A0A0U1RJ22|A0A0U1RJ22_NEIMA Replication-associated recombina...  40.8    9e-04

Создан файл с перечислением ID находок blastp в USA формате.
Fasta-последовательности белков были выровнены muscle: 

     seqret @prot.list stdout | cut -d ' ' -f 1 | muscle > homolog_alignment.fasta

Реконструкция филогении.

По выравниванию в MEGA7 было построено ML-дерево.
Дерево в newick-формате было визуализировано в FigTree и укоренено в среднюю точку. На рисунках 1 и 2 приведены изображения этого дерева.

Рис.1

Рис.1
Цветом покрашены группы попарно ортологичных белков.

4 белка металлопротеаз не выделились в единую кладу с тремя и более последовательностями, поэтому не были отмечены цветом на рисунках.

Пары паралогов:
1) HSLU_PROMH - CLPX_PROMH
2) CLPX_BRUSU - HSLU_BRUSU
3) CLPX_AGRFC - HSLU_AGRFC

Пары ортологов:
1) CLPX_PROMH - CLPX_YERPE
2) CLPX_BRUSU - CLPX_RHIME
3) HSLU_AGRFC - HSLU_BRUSU

Рис.2

Рис.2
Клады с ортологичными белками схлопнуты.

1) CLPX:
ClpX субъединица Clp протеазы. Присутствует у всех бактерий в выборке. Филогения белков немного отличается от филогении бактерий: PROMH и YERPE формируют отдельную кладу.

2) HSLU:
HslU субъединица протеазы с шаперонной активностью. Присутствует у 6 из 7 бактерий, отсутствует у NEIMA. Филогения белков полностью соответствует филогении бактерий.