Занятие 1.Элементарные эволюционные события

Задание 1. Оценить давление отбора на ген заданного белка (работа с веб-сервером PAL2NAL)

Для выполнения задания был взят белок PHR_ECOLI (его белковая и нуклеотидная последовательности)
С помощью программы BLASTP был найден ортолог PHR_ECOLI, имеющий ID=79% - PHR_SALTY(выравнивание)
Нуклеотидная и аминокислотная последовательностями белка PHR_SALTY.
В первом приближении будем считать ортологами последовательности, совпадающие на 60-80% и имеющие похожую аннотацию в UniProt

Программой needle было построено попарное белковое и нуклеотидное выравнивания.
Основное отличие - это количество гэпов. В белковом выравнивании они почти полностью отсутствуют, тогда как в нуклеотидном выравнивании их очень много и чаще всего число гэпов четное, что может говорить о том, что рамка считывания "ездит". Нуклеотидному выравниванию можно доверять с натяжкой. Для улучшения выравнивания были изменены параметры needle:
Gap_penalty: 20.0; Extend_penalty: 1.0. Это резко сократило как количество, так и длину гэпов в нуклеотидном выравнивании.

PAL2NAL - это программа, которая переводит множественное выравнивание белковых последовательностей и соответствующих им нуклеотидных последовательностей в нуклеотидное выравнивание с разбивкой на кодоны. При этом программа автоматически определяет соответствующий кодон даже если в последовательности ДНК имеются несоответствия с белковой последовательностью или polyA хвосты, untranslated regions(UTRs), сдвиги рамки считывания(помогает в аналиизе псевдогенов).
Также PAL2NAL может рассчитывать Ka и Ks. С помощью # можно выделять специфические позиции во входном выравнивании белков(в CLUSTAL формате).

С помощью PAL2NAL было получено нуклеотидное выравнивание исследуемых генов белков с разбивкой по кодонам. В выравнивании приведены соответствия каждой аминокислоты своему кодону, есть один гэп. Выравнивание аминокислот полностью совпадает с белковым выравниванием needle. Pal2Nal отрезает начало нуклеотидной последовательности PHR_SALTY (в needle стоит просто сдвиг), все выравнивание осуществляется начиная с ATG. Pal2Nal довольно хорошо справился с задачей нуклеотидного выравнивания с разбивкой по кодонам.

PAL2NAL также позволила вычислить значение Ka/Ks, для нуклеотидного выравниваний.
В меню "Option settings" нужно выбрать опцию "Remove gaps, inframe stop codons" , затем выбрать "Yes" для опции "Calculate Ks and Ka", в итоге программа посчитает Ka/Ks.
KA/KS = 0.0687<<1 => отбор стабилизирующий.