Практикум 9

Программы парного выравнивания. Jalview

Глобальное парное выравнивание гомологичных белков

Было выполнено глобальное парное выравнивание программой needle при параметрах по умолчанию для белков с мнемоникой ZUR, ZNUC, PTH.

Protein NameID 1ID 2Score% Identity% SimilarityGapsIndels
Zinc uptake regulation proteinZUR_ECOLIZUR_BACSU93.021.0%33.7%469
*Zinc import ATP-binding protein ZnuCZNUC_ECOLIZNUC_BACSU302.528.8%44.8%8010
Peptidyl-tRNA hydrolasePTH_ECOLIPTH_BACSU315.035.4%54.4%85
*Для ZNUC_BACSU приводится название High-affinity zinc uptake system ATP-binding protein ZnuC

Локальное парное выравнивание гомологичных белков

Для тех же пар белков выполнены выравнивания программой water, так же при параметрах по умолчанию

Protein NameID 1ID 2Score% Identity% SimilarityGapsIndelsCoverage 1Coverage 2
Zinc uptake regulation proteinZUR_ECOLIZUR_BACSU104.425.0%42.1%14578,9%90,3%
*Zinc import ATP-binding protein ZnuCZNUC_ECOLIZNUC_BACSU104.535.2%54.6%31778,5%97,8%
Peptidyl-tRNA hydrolasePTH_ECOLIPTH_BACSU321.036.6%55.9%2295,9%97,9%
*Для ZNUC_BACSU приводится название High-affinity zinc uptake system ATP-binding protein ZnuC

Применение программ выравнивания к неродственным белкам

Были выбраны белки ETP_ECOLI (Low molecular weight protein-tyrosine-phosphatase Etp) и DHG_BACSU (Glucose 1-dehydrogenase), не являющиеся гомологами. К ним были применены программы water и needle. Параметры полученных выравниваний приведены в таблице.

ВыравниваниеID 1ID 2Score% Identity% SimilarityGapsIndelsCoverage 1Coverage 2
ГлобальноеETP_ECOLIDHG_BACSU24.09.9%15.5%1995--
ЛокальноеETP_ECOLIDHG_BACSU41.023.0%34.0%34463,5%27,6%

У глобального выравнивания крайне малый процент идиентичности и невысокий процент сходства последовательностей. Очевидено, но вес выравния при этом силбно ниже тех, что мы наблюдали при выравнии гомологичных белков. При этом в выравнивании довольно много гэпов, что, в том числе, обосновано разной длиной белков. Впрочем, при этом число инделей не так уж высоко - программе удалось разбить последовательность на не слишком большое число участков, чтобы их выровнять, пусть и с малыми показателями сходства.

Локальное же выравнивание не так радикально отличается от варавниваний гомологичных пар белков по сходству и идиентичности. Число гэпов и инделей также не сильно отличается, например, от выравнивания ZNUC_ECOLI/ZNUC_BACSU. Впрочем, вес отличается довольно сильно.
Наиболее явно отличается локальное выравнивание небольшим покрытием - пусть сходство удалось найти для участков последовательностей, но сам участок относительно небольшой, соотетственно и индели на этом участке занимают немалую часть и не говорят о хорошем качестве выравнивания.

Множественное выравнивание

Мнемоника PTH - гидролаза пептидил-тРНК (Peptidyl-tRNA hydrolase).
В поиске UniProtKB по запросу (id:PTH_*) получено 763 результата, но как посредством электронных таблиц было отсеяно 2 неточных результата, поэтому искомых записей 761.
Выбраны были PTH_METBU, PTH_SALTI, PTH_RICTY, PTH_THEKO, PTH_TOLAT, PTH_ECOLI, PTH_BACSU

Выравнивание делалось внутри Jalview. Были выбраны имена последовательности в базе Uniprot, затем программой Muscle при параметрах по умолчанию построено множественное выравнивание и покрашено по проценту идиентичности.

Ссылка на выравнивание

В целом все белки более-менее выровнялись. Выделяются PTH_METBU и PTH_THEKO. Они принадлежат археям, тогда как остальные - бактериям. Между ними действительно прослеживается сходство между собой, и сильное отличие от остальных. Впрочем и у них консервативные части сохраняются.
8, 26, 68, 100, 118, 119, 122, 138, 140, 169 - консервативные позиции в выравнивании, сохраняющиеся неизменными практически у всех, ч том числе архей. Рядом с ними также блоки с довольно большим сходством. Они чередуются с менее консервативными, заметно различающимися у разных белков.