Глобальное и локальное выравнивание аминокислотных последовательностей

Матрицы перехода

Глобальное выравнивание

		M	N	L	T
	0	–2	–4	–6	–8
M	–2	↖2	←0	←–2	←–4
I	–4	↑0	↖1	←–1	←–3
F	–6	↑–2	↑–1	↖0	←–2
P	–8	↑–4	↑–3	↖–2	↖–1
T	–10	↑–6	↑–5	↑–4	↖0

Выравнивание, соответствующее оптимальному пути для посл1 (первые четыре аминокислотных остатка RHO_ECOLI) и посл2 (тот же фрагмент, но с заменой и ещё дополнительной вставкой) представлено ниже:


посл1: M N - L T
посл2: M I F P T

При построении матрицы использовались следующие параметры: вес совпадения = 2, вес замены = –1, штраф за делецию = –2. Из этих условий вес глобального выравнивания равен 0. Результат мы и видим в правой нижней ячейке таблицы — всё совпадает!
Сам путь выравнивания мы можем видеть в ячейках, закрашенных оранжевым цветом. Стрелочки указывают нам нужное направление по обратной диагонали.
Далее, закрашена первая ячейка "0" контрольного столбца и строки. Это как раз говорит о том, что вначале парного выравнивания не стоит никаких гэпов.
Однако в 4 столбце две ячейки стоят прямо друг над другом, что означает вставку в мутированной последовательности, либо же делецию в настоящей (т.е. горизонтальной).

Локальное выравнивание

		M	N	L	T	E	L	K	N	T
	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
N	0	0	↖2	0	0	0	0	0	↖2	0
L	0	0	0	↖4	←2	0	↖2	0	0	↖1
K	0	0	0	↑2	↖3	←1	0	↖4	←2	0
N	0	0	↖2	0	↑1	↖2	0	↑2	↖6	←4
T	0	0	0	↖1	↖2	0	↖1	0	↑4	↖8

Выравнивание, соответствующее оптимальному пути для посл1 (первые 9 аминокислотных остатка белка RHO_ECOLI) и посл2 (аминокислоты 2, 3, 7, 8, 9 из белка RHO_ECOLI) представлены ниже:
посл1: LKNT посл2: LKNT
Его вес равен 8.
Выравнивание, соответствующее субоптимальному пути для посл1 и посл2 тоже представлены ниже:
посл1: NL посл2: NL
Его вес равен 2.

Вес совпадения = 2, вес замены = –1, штраф за делецию = –2.

Влияние параметров на глобальное выравнивание

Построил глобальное выравнивание аминокислотной последовательности белка RHO_ECOLI и искусственно созданной последовательности, склеенной из двух небольших участков первой. Работа проводилась с помощью программы needle. Я использовал разные штрафы за открытие делеции (1 и 10), но одинаковые за продолжение делеции. Давайте посмотрим, что получилось:

# # Aligned_sequences: 2 # 1: my_sequence # 2: RHO_ECOLI # Matrix: EBLOSUM62 # Gap_penalty: 1.0 # Extend_penalty: 1.0 # # Length: 420 # Identity: 14/420 ( 3.3%) # Similarity: 19/420 ( 4.5%) # Gaps: 401/420 (95.5%) # Score: 70.0 # # #======================================= my_sequence 1 MNLTELKNTPQVAEMV-I-E----K--A 20 |||||||||| |:|:: : | : | RHO_ECOLI 1 MNLTELKNTP-VSELITLGENMGLENLARMRKQDIIFAILKQHAKSGEDI 49 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 50 FGDGVLEILQDGFGFLRSADSSYLAGPDDIYVSPSQIRRFNLRTGDTISG 99 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 100 KIRPPKEGERYFALLKVNEVNFDKPENARNKILFENLTPLHANSRLRMER 149 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 150 GNGSTEDLTARVLDLASPIGRGQRGLIVAPPKAGKTMLLQNIAQSIAYNH 199 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 200 PDCVLMVLLIDERPEEVTEMQRLVKGEVVASTFDEPASRHVQVAEMVIEK 249 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 250 AKRLVEHKKDVIILLDSITRLARAYNTVVPASGKVLTGGVDANALHRPKR 299 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 300 FFGAARNVEEGGSLTIIATALIDTGSKMDEVIYEEFKGTGNMELHLSRKI 349 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 350 AEKRVFPAIDYNRSGTRKEELLTTQEELQKMWILRKIIHPMGEIDAMEFL 399 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 400 INKLAMTKTNDDFFEMMKRS 419

штраф за открытие гэпа 1

######################################## # Program: needle # Rundate: Tue Apr 05 18:54:46 2005 # Align_format: srspair # Report_file: 1to3_10_1.txt ######################################## #======================================= # # Aligned_sequences: 2 # 1: my_sequence # 2: RHO_ECOLI # Matrix: EBLOSUM62 # Gap_penalty: 10.0 # Extend_penalty: 1.0 # # Length: 420 # Identity: 12/420 ( 2.9%) # Similarity: 15/420 ( 3.6%) # Gaps: 401/420 (95.5%) # Score: 50.0 # # #======================================= my_sequence 1 MNLTELKNTPQVAEMVIEKA 20 |||||||||| |:|::.... RHO_ECOLI 1 MNLTELKNTP-VSELITLGENMGLENLARMRKQDIIFAILKQHAKSGEDI 49 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 50 FGDGVLEILQDGFGFLRSADSSYLAGPDDIYVSPSQIRRFNLRTGDTISG 99 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 100 KIRPPKEGERYFALLKVNEVNFDKPENARNKILFENLTPLHANSRLRMER 149 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 150 GNGSTEDLTARVLDLASPIGRGQRGLIVAPPKAGKTMLLQNIAQSIAYNH 199 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 200 PDCVLMVLLIDERPEEVTEMQRLVKGEVVASTFDEPASRHVQVAEMVIEK 249 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 250 AKRLVEHKKDVIILLDSITRLARAYNTVVPASGKVLTGGVDANALHRPKR 299 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 300 FFGAARNVEEGGSLTIIATALIDTGSKMDEVIYEEFKGTGNMELHLSRKI 349 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 350 AEKRVFPAIDYNRSGTRKEELLTTQEELQKMWILRKIIHPMGEIDAMEFL 399 my_sequence 21 20 RHO_ECOLI 400 INKLAMTKTNDDFFEMMKRS 419 #--------------------------------------- #---------------------------------------

штраф за открытие гэпа 10

Проанализировав полученные результаты, я пришёл к выводу, что чем больше штраф за открытие делеции, тем меньше гэпов в выравнивании, но и тем больше замен, соответственно.