Для анализа были выбраны три пары гомологичных белков из
Escherichia coli и Bacillus subtilis:
6-фосфоглюконатдегидрогеназа (6PGD), ацетаткиназа (ACKA)
и альфа-субъединица ацетил-КоА-карбоксилтрансферазы (ACCA).
Для каждой пары было проведено глобальное и локальное
выравнивание с помощью программ needle и
water из пакета EMBOSS.
Глобальное выравнивание сопоставляет последовательности по всей длине, тогда как локальное позволяет найти наиболее похожие участки. Результаты обоих методов приведены в таблицах 1 и 2.
| Белок | ID 1 | ID 2 | Score | Identity (%) | Similarity (%) | Gaps (%) | Indels |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6-фосфоглюконатдегидрогеназа (6PGD) | 6PGD_ECOLI | 6PGD_BACSU | 1718.0 | 70.0 | 83.4 | 0.6 | 0 |
| Ацетаткиназа (ACKA) | ACKA_ECOLI | ACKA_BACSU | 821.0 | 43.0 | 63.6 | 5.6 | 7 |
| Альфа-субъединица ацетил-КоА-карбоксилтрансферазы (ACCA) | ACCA_ECOLI | ACCA_BACSU | 814.5 | 51.1 | 66.0 | 4.3 | 2 |
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | Identity | Similarity | Gaps | Indels | Coverage 1 | Coverage 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6PGD | 6PGD_ECOLI | 6PGD_BACSU | 1719.0 | 70.1% | 83.6% | 3 | 3 | 99,8% | 99,8% |
| ACKA | ACKA_ECOLI | ACKA_BACSU | 823.5 | 43.3% | 64.2% | 21 | 11 | 98,5% | 98,7% |
| ACCA | ACCA_ECOLI | ACCA_BACSU | 823.5 | 53.8% | 69.6% | 3 | 2 | 98,1% | 98,1% |
Наиболее высокое сходство наблюдается у пары 6PGD: идентичность последовательностей составляет около 70%, а Similarity — около 84%. При переходе от глобального выравнивания к локальному значения практически не меняются. Количество гэпов также остается одинаковым. Это показывает, что сходство последовательностей сохраняется практически по всей длине белков.
Для пары ACKA идентичность составляет около 43%, а Similarity — примерно 64%. Несмотря на меньшую долю одинаковых аминокислот, последовательности имеют достаточно много консервативных замен. Результаты двух методов близки: локальное выравнивание немного увеличивает показатели сходства и уменьшает долю гэпов с 5,6% до 5,2%.
Для ACCA различия между методами выражены сильнее. При локальном выравнивании Identity возрастает с 51,1% до 53,8%, а Similarity — с 66,0% до 69,6%. Одновременно доля гэпов уменьшается с 4,3% до 1,0%. Таким образом, локальное выравнивание дает более компактное сопоставление последовательностей этой пары.
В целом результаты обоих методов согласуются между собой. Для всех трех пар белков наблюдается значительное сходство последовательностей. При этом для 6PGD и ACKA выбор метода почти не влияет на результат, тогда как для ACCA локальное выравнивание заметнее меняет показатели сходства и количество гэпов.
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | Identity | Similarity | Gaps | Indels |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Неродственные белки | ACCA_ECOLI | ACKA_ECOLI | 18,5 | 17,6% | 28,6% | 39,5% | 17 |
| Protein Name | ID 1 | ID 2 | Score | Identity | Similarity | Gaps | Indels | Coverage 1 | Coverage 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Неродственные белки | ACCA_ECOLI | ACKA_ECOLI | 39,5 | 21,1% | 36,0% | 28,1% | 7 | 64,3% | 46,8% |
Для сравнения были выбраны белки ACCA_ECOLI и ACKA_ECOLI, имеющие разные мнемоники. Глобальное выравнивание показало идентичность 17,6%, сходство 28,6% и большое количество пропусков (39,5%). При локальном выравнивании идентичность увеличилась до 21,1%, сходство — до 36,0%, а доля пропусков уменьшилась до 28,1%. При этом покрытие последовательностей локальным выравниванием составило 64,3% для ACCA_ECOLI и 46,8% для ACKA_ECOLI.
Можно заметить, что разница между глобальным и локальным выравниванием для негомологичных белков гораздо выше, чем для гомологичных белков.
В качестве мнемоники была выбрана 6PGD.
Рекомендованное полное название белка из
Escherichia coli — 6-phosphogluconate dehydrogenase,
decarboxylating (6-фосфоглюконатдегидрогеназа,
декарбоксилирующая).
Поиск записей Swiss-Prot по выбранной мнемонике позволил найти 63 записи. Для множественного выравнивания были выбраны семь белков:
6PGD_ECOLI — Escherichia coli;6PGD_BACSU — Bacillus subtilis;6PGD_HUMAN — Homo sapiens;6PGD1_YEAST — Saccharomyces cerevisiae;6PGD_HAEIN — Haemophilus influenzae;6PGD_STAAN — Staphylococcus aureus;6PGD3_ARATH — Arabidopsis thaliana.
Аминокислотные последовательности были извлечены из UniProt
с помощью программы seqret. Затем для построения
множественного выравнивания использовалась программа
MUSCLE. Полученное выравнивание было открыто
в Jalview и раскрашено по проценту идентичности
(Percentage Identity).
Проект множественного выравнивания Jalview
Большая часть аминокислотных последовательностей образует хорошо сопоставимые участки. В выравнивании наблюдается значительное количество консервативных позиций, чередующихся с менее консервативными областями, в которых встречаются аминокислотные замены и вставки или делеции.