Сравнение матриц аминокислотных замен

Матрицы весов аминокислотных замен используются для того, чтобы оценить насколько хорошо выравнивание. Самые известные матрицы-BLOSUM и PHAT.

Матрица BLOSUM используется для глобального выравнивания последовательности, и строится не основе данных базы BLOCKS.Число, которое обычно приписывают в конце названия матрицы (в нашем случае 62), осзачает порог кластеризации, выше которого вcе последовательности считают идентичными.

Матрица PHAT используется для логальных выравниваний. Она была разработана специально для мембранных белков.

Мной была построенна матрица BLOSUM62 по таблице встречаемости пар аминокилот.


Трехбуквенное название аминокислотыGlyProCysSerThrAsnGlnAspGluHisArgLysAlaMetIleLeuValPheTrpTyr
Однобуквенное название аминокислотыGPCSTNQDEHRKAMILVFWY
Вес по матрице, построенной мной-1-10420-1-1-1-1-1-11-2-3-3-2-2-2-2
Вес по матрице BLOSUM620-1-1411000-1-101-1-2-2-2-2-3-2
Вес по матрице PHAT1-31611-1-4-3-2-6-52-2-2-2-2-2-5-2

Таблица 1. Сравнение матриц аминокислотных замен для серина

  • При замене аминокислоты Ser на саму себя величина замены по матрице BLOSUM62 равна 4, а по матрице PHAT-6. Такое различие в значениях объясняется тем, что матрица PHAT применяется для трансмембранных белков, а матрица BLOSUM для цитоплазматических.
  • Близкими по химическим свойствам к Ser являются Thr, Cys, Asn, Gln. Величины замен Ser на Thr и Asn являются одинаковыми как по матрице BLOSUM, так и по матрице PHAT, и равны 1. Величина замены Ser на Cys различны по всем трем матрицам. По матрице BLOSUM значение равно -1, по построенной мной матрицей - 0, а по матрице PHAT - 1. Величина замены Ser на Gln одинакова по матрице PHAT и по матрице, которую построила я, и равна -1. А по матрице BLOSUM - 0.

    • Cравнение выравниваний мутантов, полученных вручную и с помощью алгоритмов Нидлмана-Вунша и Смита-Ватермана

    Для глобального выравнивания с помощью алгоритма Нидлмана-Вунша мы используем команду needle, которая представляем собой часть пакета EMBOSS.

    Для локального выравнивания с помощью алгоритна Смита-Ватермана мы применяем команду water, так же принадлежащую пакету EMBOSS.

    Мутант 1
    Способ выравнивания% идентичности% сходстваВес по матрице BLOSUM62
    Вручную13/420=3,1%14/420=3,3%39
    Needle13/420=3,1%14/420=3,3%49
    Water13/19=68,42% 13/420=3,1%14/19=73,68% 14/420=3,3%57

    Выравнивание в формате fasta

    Needle

    Water

    Мутант 2
    Способ выравнивания% идентичности% сходстваВес по матрице BLOSUM62
    Вручную13/420=3,1%13/420=3,1%60
    Needle13/420=3,1%13/420=3,1%60
    Water13/18=72,22% 13/420=3,1%13/18=72,22% 13/420=3,1%61

    Выравнивание в формате fasta

    Needle

    Water

    Мутант 3
    Способ выравнивания% идентичности% сходстваВес по матрице BLOSUM62
    Вручную15/420=3,6%15/420=3,6%53
    Needle15/420=3,6%15/420=3,6%53
    Water15/19=78,95% 15-420=3,6%15/19=78,95% 15/420=3,6%57

    Выравнивание в формате fasta

    Needle

    Water