Знакомство со структурой банка RefSeq посредством поисковой системы SRS

Получение списка хромосом дрожжей Saccharomyces cerevisiae посредством сервиса SRS

При помощи сервиса SRS был осуществлен поиск по базе refseq_(DNA) с ограничением поиска по организму Saccharomyces cerevisiae, только молкулы DNA, содержащие в описании chromosome. Результат представлен в Таблице 1.

RefSeq_DNA (release)	Accession	Description	SeqLength
REFSEQ_DNA:NC_001133	NC_001133	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome I, complete sequence.	230218
REFSEQ_DNA:NC_001134	NC_001134	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome II, complete sequence.	813184
REFSEQ_DNA:NC_001135	NC_001135	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome III, complete sequence.	316620
REFSEQ_DNA:NC_001136	NC_001136	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome IV, complete sequence.	1531933
REFSEQ_DNA:NC_001137	NC_001137	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome V, complete sequence.	576874
REFSEQ_DNA:NC_001138	NC_001138	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome VI, complete sequence.	270161
REFSEQ_DNA:NC_001139	NC_001139	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome VII, complete sequence.	1090940
REFSEQ_DNA:NC_001140	NC_001140	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome VIII, complete sequence.	562643
REFSEQ_DNA:NC_001141	NC_001141	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome IX, complete sequence.	439888
REFSEQ_DNA:NC_001142	NC_001142	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome X, complete sequence.	745751
REFSEQ_DNA:NC_001143	NC_001143	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome XI, complete sequence.	666816
REFSEQ_DNA:NC_001144	NC_001144	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome XII, complete sequence.	1078177
REFSEQ_DNA:NC_001145	NC_001145	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome XIII, complete sequence.	924431
REFSEQ_DNA:NC_001146	NC_001146	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome XIV, complete sequence.	784333
REFSEQ_DNA:NC_001147	NC_001147	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome XV, complete sequence.	1091291
REFSEQ_DNA:NC_001148	NC_001148	Saccharomyces cerevisiae S288c chromosome XVI, complete sequence.	948066

Подробная информация о VII хромосоме дрожжей Saccharomyces cerevisiae полученная посредством сервиса SRS

Данне о хромосоме представленны в Таблице 2. Для заданной хромосомы запишите ее длину, количество генов и тРНК в ней.

Хромосома	длина	количество генов и тРНК	количество тРНК
VII	1090940 BP	574	36

Подробная информация о некоторых генах из VII хромосомы дрожжей Saccharomyces cerevisiae полученная посредством сервиса SRS

Информация о некоторых генах из исследуемой хромосомы представлена в Таблице 3.

свойства гена	название	координаты CDS
находится на прямой цепи и не имеет интронов	COS12	2790..3932
находится на обратной цепи и не имеет интронов	PAU11	complement(6290..6652)
находится на прямой цепи и имеет хотя бы один интрон	TAN1	join(62075..62131,62190..63002)
находится на обратной цепи и имеет хотя бы один интрон	MND1	complement(join(156543..157199,157283..157285))

Получение последовательности, кодирующей заданный белок

Для получения участка гена, кодирующиего белок CLPQ_BACSU была проведена череда следующих операций:

1. Запущена программа: entret sw:CLPQ_BACSU -outfile sw_CLPQ_BACSU
2. Осуществлен поиск: grep -e "DR *EMBL" sw_CLPQ_BACSU
   результатом стал AC EMBL:U13634
3. Запущена программа: entret embl:U13634 -outfile embl_CLPQ_BACSU
4. Осуществлен поиск по файлу embl_CLPQ_BACSU
   результатом стали координаты CDS на прямой цепи: 1220..1765
5. Запущена программа: seqret -sask
   входящий файл: embl_CLPQ_BACSU
   начало 1220
   конец 1765
   обраное направление: N (нет)
   в результате получен файл CLPQ_BACSU_nucl_gene.fasta

CLPQ_BACSU_nucl_gene.fasta

Выравнивание белков и их генов

Для выравнивания с белком CLPQ_BACSU был выбран его гомолог CLPQ_BACLD, найденный во втором семестре в практикуме по SRS.

CLPQ_BACLD.fasta

Так же была получена нуклеотидная последовательность гомолога.

CLPQ_BACLD_nucl.fasta

Выравнивание последовательностей белков программой needle

Для получения выравнивания последовательностей белков программой needle была запущена следующая команда

needle

needle CLPQ_BACSU.fasta CLPQ_BACLD.fasta -outfile CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD.fasta -aformat_outfile fasta -gapopen 10 -gapextend 0.5
needle CLPQ_BACSU.fasta CLPQ_BACLD.fasta -outfile CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_srspair.fasta -gapopen 10 -gapextend 0.5

Результатом является файл с выравниванием в fasta формате CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD.fasta

CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD.fasta

Результатом является также более наглядный файл с выравниванием в srspair формате CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_srspair.fasta

CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_srspair.fasta

Выравнивание последовательностей их генов программой needle

Для получения выравнивания последовательностей генов белков программой needle была запущена следующая команда

needle

needle CLPQ_BACSU_nucl_gene.fasta CLPQ_BACLD_nucl.fasta -outfile CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl.fasta -aformat_outfile fasta -gapopen 10 -gapextend 0.5
needle CLPQ_BACSU_nucl_gene.fasta CLPQ_BACLD_nucl.fasta -outfile CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl_srspair.fasta -gapopen 10 -gapextend 0.5

Результатом является файл с выравниванием в fasta формате CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD.fasta

CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl.fasta

Результатом является также более наглядный файл с выравниванием в srspair формате CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl_srspair.fasta

CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl_srspair.fasta

Выравнивание последовательностей их генов программой tranalign

Для получения выравнивания последовательностей генов белков на основе выравненных белковых последовательностей программой tranalign была запущена следующая команда

needle

cat CLPQ_BACSU_nucl_gene.fasta CLPQ_BACLD_nucl.fasta >CLPQ_BACSU_and_CLPQ_BACLD_nucl.fasta
tranalign -asequence CLPQ_BACSU_and_CLPQ_BACLD_nucl.fasta -bsequence CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD.fasta -outseq CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl_translign.fasta

Результатом является файл с выравниванием CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl_translign.fasta

CLPQ_BACSU_vs_CLPQ_BACLD_nucl_translign.fasta

Сравнение полученных выравниваний

На основании сравнения полученных данных о выравнивании белков программой needle и выравниваний генов, кодирующих эти белки, программой needle, кажется что, вырвнивание генов не очень хорошего качества (присутствуют гепы).

Однако при выравнивании генов с помощью программы transalig выравнивание получается "хорошим", без гепов (как и выравнивание белков), это говорит о том, что оно (выравнивание, полученное программой transalig) больше отражает биологическое значение выравнивания, нежели парное выравнивание по алгоритму Нидлмана-Вунша с критерием: увеличение веса выравнивания, т.к. выравнивание белков (по которому восстанавливается нуклеотидное) более устойчиво к возможности неверной (с биологической точки зрения) работы алгоритма Нидлмана-Вуншна из-за большего разнообразия алфавита (в выравнивании белков-20(в основном), в выравнивании нуклеотидов-4).

Поиск в нуклеотидном банке NCBI по имени гена

Возьмем интересующий нас ген COS12 из задания 1.
Произвели поиск в нуклеотидной базе данных ncbi, результат представлен ниже.

результат поиска гена COS12

Как видно из результата поиска, найдено множество записей в базе данных, где есть ген с именем COS12. Среди них есть и хромосома из которой он и был взят в задании 1. Кроме этого явно видно налиие данного гена в различных классах записей (полногеномное секвенирование, просто ген, участок транскриптома и т.д.) что весьма удобно для сбора информации. Из минусов только то, что таким образом мы можем найти данные о гене, прошедшем хорошую аннотацию по всем правилам. Кроме этого возможна дополнительная настройка параметров поиска в режиме Advanced search, что позволяет вести поиск более тонко.