Для выполнения данного задания был осуществлен поиск гомологов, то есть белков имеющих общее происхождение, белка CLPX_ECOLI - АТФ-зависимая Clp протеаза, среди бактерий, изучаемых в предыдущих практикумах и приведенных в Таблице 1.

Таблица 1. Выбранные протеобактерии.

Название Мнемоника
Salmonella typhimurium SALTY
Yersinia pestis YERPE
Proteus mirabilis PROMH
Pseudomonas aeruginosa PSEAE
Ralstonia solanacearum RALSO
Neisseria meningitidis NEIMA
Agrobacterium tumefaciens AGRRK
Rhodobacter sphaeroides RHOS4

Поиск гомологов осуществлялся с помощью программы BLASTP с E-value 0.001, при этом последовательность интересующего белка сравнивалась с протеомами бактерий, в результате было найдено 26 белков, которые приведены в Таблице 2, вместе с характеристиками, выданными BLASTP.

Таблица 2. Найденные гомологи.

Название Score(bits) E-value Название Score(bits) E-value Название Score(bits) E-value
CLPX_SALTY 8430.0 HSLU_RALSO 98.23e-22Q74RB9_YERPE46.23e-05
CLPX_YERPE 8050.0 HSLU_PROMH 96.71e-21FTSH_SALTY 46.23e-05
CLPX_PROMH 7690.0 HSLU_RHOS4 95.92e-21Q0WBE7_YERPE45.83e-05
CLPX_PSEAE 6540.0 HSLU_PSEAE 95.92e-21B9J9H1_AGRRK45.16e-05
CLPX_RALSO 6150.0 HSLU_YERPE 95.13e-21Q3J045_RHOS443.52e-04
B9JD32_AGRRK 5950.0 HSLU_AGRRK 91.74e-20Q8XZ78_RALSO43.52e-04
CLPX_RHOS4 5680.0 HSLU_SALTY 91.74e-20Q9HV48_PSEAE43.52e-04
CLPX_NEIMA 5570.0 B4F2B3_PROMH46.62e-05RUVB_NEIMA 42.72e-04
Название Score(bits) E-value
Q8XY02_RALSO42.73e-04
YIFB_SALTY 42.43e-04

Далее с помощью сервера Muscle было построено выравнивание этих белков, которое затем было интерпретировано алгоритмом UPGMA в укорененное дерево, представленное на Рис.1, а на Рис.2 показано дерево, построенное ранее, отражающее возможную эволюцию видов данных бактерий.
Ссылка на проект выравнивания.

Рис. 1. Дерево гомологов.

Рис. 2. Дерево видов.

Можно заметить, что белки группы HSLU - АТФ-зависимая протеаза, характерная для многих видов бактерий - являются ортологами между собой и их разделение произошло в результате видообразования [1]. Группа белков CLPX так же является ортологичной, однако белок, который присутствует в организме Agrobacterium tumefaciens с мнемоникой B9JD32 является ортологичным этой группе. Эти белки являются гомологами и разошлись в результате видообразования. Ортологами так же являются Q0WBE7 и FTSH.
Однако между собой белки из групп HSLU и CLPX являются паралогами, то есть их разделение осуществилось благодаря дупликации генов в одном и том же организме. Ещё паралогами являются Q8XZ78 и Q8XY02.
На Рис.3 наглядно показаны ортологи и паралоги.
Если обратить внимание на гомологичную группу белков CLPX, то можно заметить, что их топология в точности совпадает с той, которую демонстрирует дерево видов.

Рис. 3. Ортологи и паралоги.

Источники:

[1]HSLU