Построение и анализ дерева, содержащего паралоги

В рамках данного задания был произведён поиск достоверных гомологов белка CLPX_ECOLI среди организмом рассмотренных в предыдущем практикуме.

Ход работ:

• Ускорения процесса ради с помощью программы cat клиента удалённого доступа необходимые протеомы были объеденены в один файл all_prot.fasta.
• Полученный файл был преобразован в базу данных для поиска в той гомологов белков изучаемых бактерий
  

  makeblastdb -in all_prot.fasta -dbtype prot

• C помощью blastp был произведён поиск по базе, файл с выравниваниями гомологов относительного белка из E.coli:
  

  blastp -query P0A6H1%7Cclpx -db all_prot.fasta -out aligned_hom -evalue 0.001 -num_alignments 100

• В результате было получено 35 белков, длина выравнивания относительно референсного белка каждого была достаточной, чтобы продолжить работу со всеми представителями
• Из Uniprot все искомые аминокислотые последовательности были собраны в файл uniprot-yourlist-uncompressed.
• Белки были выровнены в дальнейшем с помощью программы Muscle.
• Методом UPGMA, чтобы получить укоренение, далее выравнивание было переведено в вид филогенетического дерева. Результат представлен ниже.

Результаты:

Получившееся дерево имеет в своём составе примеры белков-ортологов(гомологов из разных организмов) и белков паралогов(гомологов из одного организма). Паралоги отмечены на рисунке зелёными маркерами при белках (ветви 2, 24 и 7, 14, 31). Синяя и красная группы ветвей - пример ортологов. Для всех подобных групп в исходном файле содержатся контекстные описания: CLPX и HSLU это субъединицы АТФ-зависимых протеаз, Clp и HslU соответственно. RUVB - маркер для АТФ-зависимой хеликазы RuvB, участвующей в формиовании структуры Холлидея, а FTSH - маркер АТФ-зависимой цинковой металлопротеазы FtsH.

Расхождение красного и синего "поддеревьев" в узлах 60 и 63 является хорошим примером расхождения белков путём эволюции в результате видообразования. Причём данные поддеревья не аналогичны, и эволюция белков в них происходит по-разному, хотя и очень схоже - говорим мы здесь о "красной"((RHOS4, BRADU),(RHIEC, AGRKK)) против "синей" (RHOS4,(BRADU,(RHIEC, AGRKK)).

Что касается появления новых белков путём дуплекации каких-либо генов, то пример - это расхождение двух данных деревьев в узле 65 или ранее. Судя по всему, две копии гена у организма дают: одна - белок CLPX, вторая - белок HSLU, и у тех, у которых сохранились обе копии, и наличиствуют два разных белка. Другие примеры - белки Q8KKT3(27) и Q2K4M2() у RHIEC или H7C810 и RUVB у BRADU, соединённые общими узлами 66 и 67, хотя самый первый пример будет демонстрировать наибольшую схожесть последовательностей,потому как по времени расхождение произошло эволюционно недавно.

Вернуться назад

©Solonovich Vera,2017