Занятие 9: Эволюционные домены

Выбор домена

Для дальнейшей реконструкции эволюции доменной архитектуры белков был выбран N-концевой домен циклина. Циклины – семейство белков, которые регулируют прогрессию клеточного цикла путём активации циклин-зависимых киназ (CDK). Циклины состоят из двух доменов (N-концевого и C-концевого), один из которых и был выбран для изучения.

Загруженное с помощью JalView выравнивание из Pfam (File > Fetch Sequences по идентификатору PF00134) было раскрашено по консервативности (ClustalX и By conservation с порогом консервативности 15%). К последовательности CCNA2_HUMAN была добавлена 3D структура (PDB ID 1E9H). Выравнивание было сохранено как проект JalView в файле cyclin_n.jar.

Выбор архитектур

С использованием скрипта swisspfam-to-xls.py и файла, содержащего информацию об архитектуре всех последовательностей UniProt, была получена таблица с информацией об архитектуре последовательностей, содержащих домен Cyclin_N, на основе которой в Excel была составлена сводная таблица.

Затем в таблицу были добавлены колонки с информацией о таксономической принадлежности. Для этого по идентификаторам отобранных последовательностей в UniProt были получены AC (ID Mapping), по которым были получены файлы в формате UniProt (Retrieve), которые были использованы для работы скрипта uniprot-to-taxonomy.py. Также был добавлен столбец, содержащий информацию о длине домена Cyclin_N.

Для дальнейшего изучения эволюции доменных архитектур, включающих домен Cyclin_N, были выбраны архитектуры Cyclin_N, Cyclin_C (двухдоменная) и F-box, Cyclin_N, Cyclin_C (трёхдоменная).

Выбор таксона

Для изучения указанных выше архитектур был выбран таксон Euteleostomi: с подтаксонами Mammalia, Amphibia, Actinopterygii для первой из них, Eutheria, Batrachia, Metatheria, Dinosauria для второй.

Euteleostomi представляет собой монофилитическую группу, включающую в себя более 90% современных позвоночных. Класс млекопитающие – Mammalia – относится к подтипу позвоночные (Vertebrata), который является высшим подтипом хордовых. Класс земноводные – Amphibia – состоит из наиболее примитивных наземных позвоночных. К классу лучепёрых рыб (из надкласса костных рыб) – Actinopterygii – относятся около 95% современных видов рыб. Инфраклассы плацентарных (Eutheria) и сумчатых (Metatheria) выделяют в подклассе Theria класса Mammalia (по одной из классификаций); Batrachia и Dinosauria включают в себя земноводных и пресмыкающихся соответственно.

Выбор представителей архитектур

Из каждой архитектуры были отобраны последовательности (36 и 29 для первой и второй архитектур соответственно). Представленные на листе Distinguished книги Excel результаты выбора последовательностей (они также отмечены цветом на основной таблице) были использованы для того, чтобы оставить в выравнивании нужные последовательности из двух групп (был использован скрипт filter_alignment.py). При этом к выборке была добавлена последовательность CCNA2_HUMAN с известной 3D структурой (PDB ID 1E9H), по которой затем была добавлена разметка (аннотация CCNA2_HUMAN annotation в проекте JalView).

Полученное выравнивание было загружено в JalView и отредактировано (удалены пустые колонки). Затем в нём были выделены группы согласно архитектуре, в каждой из них была выполнена раскраска последовательностей ClustalX, Conservation (были выбраны пороги на консервативность 30% и 50% для первой и второй групп соответственно). После повторного редактирования выравнивания (удалены несодержательные N- и C-концевые участки, удалены некоторые последовательности, снова удалены пустые колонки) в файле выравнивания содержится 55 последовательностей.

Выравнивание в JalView

Ссылки

1. Файл cyclin_n.jar.
2. Файл swisspfam-to-xls.py.
3. Файл cyclin_n_xls.txt.
4. Файл cyclin_n.xlsx.
5. Файл filter_alignment.py.
6. Файл cyclin_n_al_filtered.fa.
7. Файл cyclin_n_jalview.jar.
8. Файл uniprot-to-taxonomy.py.