JalView. Выравнивание как отражение эволюции.

Часть первая. Выравнивания.

Для работы были выбраны шесть последовательностей гомологичных белков семейства HSP70 у эукариот, архей и бактерий. В таблице ниже представлены данные

Используя опцию Tcoffee with Defaults, было смоделировано выравнивание последовательностей белков с раскраской по схеме ClustalX, при Identity Threshold = 100%. Часть выравнивания приведена ниже ссылкой на полное выравнивание. Так же предоставляю ссылку на файл, автоматически сохданный JalView в формате .jvp Помимо базовой разметки, вроде консервативности, качества выравнивания и консенсуса (достоверности подстановки конкретного остатка на данной позиции) добавлена новая строка разметки по типам консервативности, где соответствующими буквами отмечены в качестве примера некоторые остатки консервативные на 80% или более (C), абсолютно функционально консервативные (F), и позиций с гэпами (G).

Кластер следующих таблиц отображает некоторые параметры выравнивания - каждой из исследуемых с помощью команды infoalign пакета EMBOSS последовательностей соответсвует строка таблицы следующего содержания: Name-Seqlen (имя и длина); AlignLen(длина выравнивания); GapLen,%(число и процент позиций с гэпами); Ident(число и процент идентичных позиций). Данные, полученные для консервативных и абсолютно консервативных позиций представлены в таблицах 2-4 . Функционально консервативной (с возможностью быть отмеченной F в выравнивании) считается позиция, в которой стоят те аминокислотные остатки, что обладают схожими свойствами, обусловленными схожими функциональными группами. Аминокислоты делятся на классы, с учётом их свойств и структурному составу радикала: ароматические, кислые, основные, амиды, серосодержащие и т.д. С Замена на позиции, приводящая к появлению на месте исходной аминокислоты той, что обладает схожими свойствами, характеризует консервативность данной позиции.

Число консервативных позиций складывается из Ident и Similar. Представим сводную таблицу о выравнивании:

Часть вторая. Эволюция.

В данной части, с целью симулировать процесс эволюции, была искусственно произведена мутация белка. За основу был взят фрагмент из ста нуклеотидов белка 4-альфа-амиломальтазы Corynebacterium glutamicum, уже известной нам по предыдущему практикуму, (Uniprot ID: Q8NNA7_CORGL) со 110 по 210 аминокислоту. С помощью команды msbar пакета EMBOSS в последовательность вносились мутации всех типов, кроме блоковых.
Ознакомиться со скриптом можно по данной ссылке.
В модельном эксперименте за единицу времени, 100 лет, в последовательности происходит семь точечных мутаций. Наблюдается 7 поколений предка: p > p1 > p2 > ... > p7. Для каждого следующег поколения предковой последовательностью считается послежовательность предыдущего поколения, уже претерпевшая какие-либо изменения(если это не изначальная последовательность, конечно). Таким образом в конце эксперимента мы имеем 8 поколений. Полученные последовательности были импортированы в программу Jalviewer, после чего выровнены с помощью Tcoffee with Defaults.

Соответственно, мы мутации на выбранном участке (они представлены в порядке возникновения):

• Позиция 187 - вставка серина
• Позиция 196 - вставка аргинина
• Позиция 127 - вставка изолейцина
• Позиция 150 - вставка аргинина
• Позиция 117 - вставка пролина
• Позиция 158 - вставка глутамата (с его последующей делецией)
• Позиция 195 - вставка цистеина
• Позиция 139 - замена лизина на валин
• Позиция 172 - вставка лизина
• Позиция 209 - делеция фенилаланина

или
Очевидно, что замены лизина на валин вообще не могло произойти, потому как эти аминокислоты не аналогичны. Значит на этом месте может либо остаться лизин, либо появиться гэп	Возникновение гэпа на месте только что вставленной, то есть эволюционно-выгодной аминокислоты, тоже можно посчитать невозможным.

Ссылки:

• Скрипт
• Fasta-файл с последовательностями
• Весь проект

Вернуться назад

©Solonovich Vera,2017