Задание 1. Описание выданного контига и одного из генов на нем, для которого предсказан альтернативный сплайсинг
1. В задании было необходимо найти вручную ген, для которого по данным базы данных предсказывается альтернативный сплайсинг. Для выданного мне контига NW_001581525 я не нашел ген, для которого по данным базы данных предсказывается альтернативный сплайсинг, поэтому я использовал резервный контиг NW_003724208. Для него я нашел ген, для которого по данным базы данных предсказывается альтернативный сплайсинг. Для этого соответствующая запись была найдена в базе данных Nucleotide на сайте NCBI и открыта в геномном браузере. Далее вручную был найден ген, для которого по данным базы данных предсказывается альтернативный сплайсинг (рис. 2). В качестве продукта транскрипции предсказаны:мРНК-фосфатидат цитидилтрансфераза 1, транскрипционный вариант X1 и мРНК-фосфатидат цитидилтрансфераза 1, транскрипционный вариант X2. В качестве продуктов трансляции мРНК предсказаны 2 изоформы фосфатидат-цитидилтрансферазы 1. Результаты представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Изображение гена, для транскрипта которого предсказан альтернативный сплайсинг
Контиг NW_003724208 принадлежит Винограду культурному (Vitis vinifera).
Виноград культурный
Виноград культурный (лат. Vitis vinifera) — вид многолетних кустарниковых лиан из рода Виноград семейства Виноградные. Плоды винограда используются в пищу в свежем виде, а также перерабатываются на изюм, виноградный сок, вино, варенье, маринады, компоты, разные напитки (алкогольные и безалкогольные), а также винный уксус, включая бальзамический. Из виноградных косточек выжимают масло, а виноградный лист используется для приготовления долмы, голубцов и других фаршированных блюд.Распространение и среда обитания
Виноград культурный растёт в умеренных и субтропических регионах, широко культивируется во многих странах всех континентов. Выращивают виноград обычно на шпалере. В диком виде виноград культурный неизвестен. Учёными установлено, что его сорта произошли от дикорастущего евразиатского вида — Винограда лесного, который произрастает по всему северному побережью Средиземного моря и далее на восток до южного побережья Каспия. На территории бывшего СССР лесной виноград встречается в Карпатах, Молдавии, Крыму, на восточном побережье Чёрного моря, на Кавказе и на юго-западе Туркмении. Современный культурный виноград отличается от всех диких подавляющим преобладанием обоеполых цветков, является ветроопыляемым, насекомоопыляемым и самоопыляющимся растением. Установлены даже клейстогамные (опыление при закрытом цветке) формы винограда.Ботаническое описание
В благоприятных условиях на юге лиана винограда достигает 30—40 метров длины, в средней полосе России, как правило, всего 1,5—3 м. Лиана прикрепляется с помощью усиков, которые обвивают опоры. Кора на старых стволах коричневая, глубоко-бороздчатая, с отделяющейся коркой, на молодых — желтоватая или красноватая. Листья очерёдные, черешковые, цельные, трёх- или пятилопастные. Цветки мелкие, обоеполые, зеленоватые, собраны в рыхлую или густую метёлку. Цветёт виноград в мае—июне, плодоносит в августе—сентябре, некоторые сорта в октябре. Формула цветка:
Плоды винограда — сочные ягоды с 1—4 мелкими семенами (в некоторых сортах семена отсутствуют) — собраны в гроздья, которые сильно варьируют по форме, окраске: могут быть зелёными, розовыми, жёлтыми, тёмно-красными, чёрно-фиолетовыми (обычно с восковидным налётом). [2]
До 1863 года (до появления в Европе вредителя — филлоксеры) — виноград культурный жил до 130—150 лет. Сиситематика:
Домен: Eukaryota
Царство: Viridiplantae
Тип: Embryophyta
Отдел: Magnoliophyta
Класс: Magnoliopsida
Порядок: Vitales
Семейство: Vitaceae
Род: Vitis
Вид: V. vinifera
Рис. 2.Ботаническая иллюстрация, на которой изображен Виноград культурный.[2]
Хозяйственное значение и применение
Виноград едят свежим или сушат, превращая его в изюм. Плоды винограда — сырьё для изготовления вина. Из винограда готовят компоты, соки, маринады. Используют в декоративных целях. Существует много сортов и гибридов винограда, в том числе без семян — кишмиши и коринки. Сок винограда содержит большое количество глюкозы, фруктозы, которые легко усваиваются организмом, катионов калия, органических кислот, микроэлементов. Вторичный продукт при получении сока — жмых — идёт на корм скоту. Из виноградного сока путём спиртового брожения получают белые, розовые и красные вина, а после перегонки — разнообразные дистилляты (среди них бренди, коньяк, арманьяк, граппа, ракия, чача, писко, марк, виноградная водка). В плодах винограда содержится до 20 % сахара, витамины С, В, ферменты, микроэлементы, яблочная и другие органические кислоты, дубильные вещества. Ягоды сладких сортов винограда противопоказаны лицам с сахарным диабетом, при острой дизентерии, поносах и гипертонической болезни. Отходы виноделия (выжимки, дрожжевой остаток и т. д.) находят практическое применение как сырьё для получения спирта и виннокислой извести. Из отходов можно получать также франкфуртскую чернь, ярь-медянку, дёготь. Винный камень, получаемый из виннокислой извести, кристаллизуется в бочках при выдержке вин и выделяется при уваривании сока в вакуум-аппаратах. Семена («косточки») винограда используют для получения жирного масла, пригодного для пищевых и технических целей.[3] Из листьев и зелёных побегов получают винную кислоту, количество которой в этих органах составляет 1,9—2,4 % (в переводе на сухое вещество).
Рис. 3. Виноград культурный.
Информация о скэффолде:
длина: 278458 п.н.
число генов: 39
Число белок-кодирующих последовательностей (CDS) : 40
число некодирующих РНК (ncRNA): 2
файл с последовательностью скэффолда: v.fasta
Ссылки на записи для вариантов мРНК и соответствующих изоформ белков на сайте NCBI:
мРНК: XM_003634980.3 , белок XP_010646198.1
мРНК: XM_010647897, белок XP_010646199.1
На рис. 5 и 7 показаны домены упомянутых изоформ.
Рис. 4. Изображение мРНК XM_003634980.3
Рис. 5. Изображение белка XP_010646198.1
Рис. 6. Изображение мРНК XM_010647897
Рис. 7. Изображение белка XP_010646199.1
Фосфатидат цитидилтрансфераза
Фосфатидат цитидилтрансфераза (EC 2.7.7.41) (также известна как CDP-диацилглицерол синтетаза) (CDS) - это фермент, который катализирует синтез CDP-диацилглицерола из цитидинтрифосфата и фосфатидата.CTP + фосфатидат
дифосфат + CDP-диацилглицерол Таким образом, 2 субстрата фермента - это цитидинтрифосфат, или CTP, и фосфатидат, при этом его 2 продукта - это дифосфат и CDP-диацилглицерол. CDP-диацилглицерол - это важная точка ветвления интермедиатов и в организме прокариот и в организме эукариот. CDS - мембраносвязанный фермент. Фермент принадлежит группе трансфераз, специализация которых - перенос содержащих фосфор нуклеотидных групп (нуклеотидтрансфераз).
Задание 2.
Для параметров модели был выбран организм Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля), так как из всех предложенных модельных организмов Резуховидка Таля является наиболее близким по таксономии организмом к Винограду культурному (Vitis vinifera), так как порядок Капустоцветные более близок к порядоку Виноградоцветные, чем порядок Паслёноцветные, к которому принадлежит второй модельный организм, относящийся к Двудольным - Solaneum lycopersicum. Это можно увидеть на рисунке 8.
Рис. 8. Филогенетическое дерево Покрытосеменных.[1]
Для выполнения задания использовался web-сервер AUGUSTUS (режим Prediction). Входные параметры:
Mon Dec 12 20:57:54 CET 2016 - Message: ---------------------------------------- Details of your job: Prediction job ID: predRhPG7WvS AUGUSTUS parameter project identifier: arabidopsis Genome file: v.fasta User set UTR prediction: true Report genes on: both strands Alternative transcripts: medium Allowed gene structure: predict any number of (possibly partial) genes Ignore conflictes with other strand: falseТакже в параметрах было установлено предсказание UTR, так как судя по GenBank они есть. Для альтернативных транскриптов было установлено среднее значение, поскольку в записи Genbank было 20,5% альтернативных транскриптов. В качестве исходного файла был взят файл с контигом NW_003724208. Все остальные параметры были установлены по умолчанию.
В результате работы программы augustus выдается файл в формате .tar.gz. После распаковки получается файл в формате .tar. После повторной распаковки получается 7 файлов с предсказанием в разных форматах: .aa, .codingseq, .cdsexons, .gtf, .gff, .gbrowse, .mrna. Я скачал файл в формате .gff, открыл его в Word и сохранил в формате .txt.
Полученный файл:augustus.txt