BLAST.

BLAST(Basic Local Alignment Search Tool) - программы, предназначенные для выравнивания белковых и нуклеотидных последовательноей, сравнивая данную последовательность с последовательностями, результат этого действия является список гомологов.
Чтобы выполнить упражение, используем web-интерфейс к BLASTP на сервере NCBI. Далее заходим в раздел Basic BLAST, переходим по гиперссылке protein blast

1. Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка в разных банках данных.

На вход программе BLASTP подаю код доступа белка PTAS_BACSU, провожу поиск по банку Swiss-Prot и заполняю столбец первой таблички. Затем провожу поиск по банку PDB и "nr" и заполняю остальные столбцы.

	Поиск по Swiss-Prot	Поиск по PDB	Поиск по "nr"(лимит 5000)	Поиск по "nr"(лимит 1000)
1. Лучшая находка.
Accession	P39646.3	1TD9_A	1TD9_A
E-value	0.0	0.0	0.0
Вес (в битах)	651	662	662
Процент идентичности	100%	100%	100%
2. Сколько хороших кандидатов в гомологи найдено? (число находок в списке описаний с E-value < 1e-10)	45	6	3485	1000
3. "Худшая из удовлетворительных" находка (последняя в выдаче с E-value < 1)
Номер находки в списке	56	8	4204	1000
Accession	O67186.1	3TNG_A	ZP_08811030.1	ZP_02234595.1
E-value	0.96	8e-06	0.89	2e-82
Вес (в битах)	34.7	47.0	39.3	263
Процент идентичности	30%	24%	22%	48%
Процент сходства	46%	45%	-	62%
Длина выравнивания	337	291	-	334
Координаты выравнивания (от-до, в запросе и находке)	В запросе: 107-223 В находке: 84-203	В запросе: 57-316 В находке: 121-277	-	В запросе: 25-329 В находке: 18-330
Число гэпов	7	5	-	12

• Данный мне белок PTAS_BACSU нашелся в Swiis-Prot и nr, а также я нашла структуру белка в банке PDB.
• Явных гомологов в банке nrбыло больше всего - 100, в Swiss-Prot - 41, а в PDB гомологов было меньше все - 6. Данные результаты можно объяснить тем, что в каждом банке разное число последовательностей: в nr - 17млн, в Swiss-Prot - 450тыс, а в PDB - 57тыс.
• Количества находок (в скобках обозначен E-value самой последней находки): nr - 4243(9.7); Swiss-Prot - 59(9.2); PDB - 18(9.4). Число находок лимитируется E-value < 100.

2. Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка с фильтром по таксонам.

Проводим поиск гомологов заданного белка по Swiss-Prot, при этом вводим название таксона в окно "Organism". Проверяем на наличие гипотетического гомолога (критерий: E-value < 0,001) в порядке приближения к 'Bacillus subtilis'. Первый такой гомолог найден уже в таксоне 'Eukaryota'.



	Поиск по Swiss-Prot
Accession	Q7K4B6.1
E-value	6e-04
Вес(в битах)	35
Процент идентичности	27%
процент сходства	45%
Длина выравнивания	926
Координаты выравнивания(от-до, в запросе, в находке)	В звпросе: 25-112 В находке: 793-879
Число гэпов	7

3. Сравнение выравниваний, выданных программой BLASTP, с оптимальными глобальным и локальным выравниваниями.

Выбираем одно из выравниваний BLASTp, полученных при выполнении предыдущего задания (белки PTAS_BACSU, AC P39646.3 и CDHR1_HUMAN, AC Q96JP9.2 ).



>sp|Q96JP9.2|CDHR1_HUMAN  RecName: Full=Cadherin-related family member 1; AltName: Full=Photoreceptor 
cadherin; Short=prCAD; AltName: Full=Protocadherin-21; 
Flags: Precursor
Length=859

 GENE ID: 92211 CDHR1 | cadherin-related family member 1 [Homo sapiens]
(Over 10 PubMed links)

 Score = 28.1 bits (61),  Expect = 0.079, Method: Compositional matrix adjust.
 Identities = 14/29 (48%), Positives = 20/29 (69%), Gaps = 2/29 (7%)

Query  289  GPILQGLNMPVNDLSRGCNAEDVYNLALI  317
            G IL+GL + VND  +G NA+  +NL L+
Sbjct  374  GEILRGLKITVNDSDQGANAK--FNLQLV  400
	 

Параметры, используемые при подсчете: штаф за открытые гэпа -11, за последующие гэпы -1, матрица весов BLOSUM62.

Сравниваем это выравнивание:
a) c оптимальным частичным выравниванием;
C помощью команды water sw:p39646 sw:q96jp9 protein_water.water -gapopen 11 -gapextend 1 получаем оптимальное частичное выравнивание protein_water.water


PTAS_BACSU       289 GPILQGLNMPVNDLSRGCNAEDVYNLALI    317
                     |.||:||.:.|||..:|.||:  :||.|:
CDHR1_HUMAN      374 GEILRGLKITVNDSDQGANAK--FNLQLV    400

	
	

б)с оптимальным полным выравниванием;
C помощью команды needle sw:p39646 sw:q96jp9 protein_needle.needle -gapopen 11 -gapextend 1 получаем оптимальное частичное выравнивание protein_needle.needle


PTAS_BACSU         0 --------------------------------------------------      0
                                                                       
CDHR1_HUMAN        1 MRRCRWAALALGLLRLCLAQANFAPHFFDNGVGSTNGNMALFSLPEDTPV     50

PTAS_BACSU         0 --------------------------------------------------      0
                                                                       
CDHR1_HUMAN       51 GSHVYTLNGTDPEGDPISYHISFDPSTRSVFSVDPTFGNITLVEELDRER    100

PTAS_BACSU         1 ---------MADLFSTVQEKVAGKDVKIVFPEGLDER---ILEAVSKLAG     38
                              ::|..:.|.|||.     |:..:..||.   |.|....|..
CDHR1_HUMAN      101 EDEIEAIISISDGLNLVAEKVV-----ILVTDANDEAPRFIQEPYVALVP    145

PTAS_BACSU        39 NKVLNPIVIGNENEIQAKAKELNLTLGGVKIYDPHTYEGMEDLVQAFVER     88
                     ..:....:|     .:..|.:.:...||...|      .:::|...|...
CDHR1_HUMAN      146 EDIPAGSII-----FKVHAVDRDTGSGGSVTY------FLQNLHSPFAVD    184

PTAS_BACSU        89 RKGKATEEQARKALLDENYFGTMLVYKGLADGLVSGAAHSTADTVRPALQ    138
                     |.......|| .|.||.....|..:.....||  .|..|. ||.|..|..
CDHR1_HUMAN      185 RHSGVLRLQA-GATLDYERSRTHYITVVAKDG--GGRLHG-ADVVFSATT    230

PTAS_BACSU       139 IIKTK-EGVKKTSGVFIMARGEEQYVFADCAINIAPDSQDLAEIAIESAN    187
                     .:... |.|:..:.||: ......||:.|    ..|.|:.|..:|::...
CDHR1_HUMAN      231 TVTVNVEDVQDMAPVFV-GTPYYGYVYED----TLPGSEVLKVVAMDGDR    275

PTAS_BACSU       188 TAKMFDIEPRVAMLSFSTKGSAKSDETEKVADAVKIAKEKAPELTLDGEF    237
                     .      :|...:.|. ..|:..:.|..:.:.|:.|.:..|   .|..|.
CDHR1_HUMAN      276 G------KPNRILYSL-VNGNDGAFEINETSGAISITQSPA---QLQREV    315

PTAS_BACSU       238 QFDAAFVPSVAEKKAPDSEIKGDANVFV-----FPSLEAGNIG--YKIAQ    280
                     ......|..::...:|.::......:.:     .|....|..|  .:...
CDHR1_HUMAN      316 YELHVQVTEMSPAGSPAAQATVPVTIRIVDLNNHPPTFYGESGPQNRFEL    365

PTAS_BACSU       281 RLGNFEAVGPILQGLNMPVNDLSRGCNAEDVYNLALITAAQAL-------    323
                     .:......|.||:||.:.|||..:|.||:  :||.|:......       
CDHR1_HUMAN      366 SMNEHPPQGEILRGLKITVNDSDQGANAK--FNLQLVGPRGIFRVVPQTV    413

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      414 LNEAQVTIIVENSAAIDFEKSKVLTFKLLAVEVNTPEKFSSTADVVIQLL    463

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      464 DTNDNVPKFDSLYYVARIPENAPGGSSVVAVTAVDPDTGPWGEVKYSTYG    513

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      514 TGADLFLIHPSTGLIYTQPWASLDAEATARYNFYVKAEDMEGKYSVAEVF    563

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      564 ITLLDVNDHPPQFGKSVQKKTMVLGTPVKIEAIDEDAEEPNNLVDYSITH    613

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      614 AEPANVFDINSHTGEIWLKNSIRSLDALHNITPGRDCLWSLEVQAKDRGS    663

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      664 PSFSTTALLKIDITDAETLSRSPMAAFLIQTKDNPMKAVGVLAGTMATVV    713

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      714 AITVLISTATFWRNKKSNKVLPMRRVLRKRPSPAPRTIRIEWLKSKSTKA    763

PTAS_BACSU       323 --------------------------------------------------    323
                                                                       
CDHR1_HUMAN      764 ATKFMLKEKPPNENCNNNSPESSLLPRAPALPPPPSVAPSTGAAQWTVPT    813

PTAS_BACSU       323 ----------------------------------------------    323
                                                                   
CDHR1_HUMAN      814 VSGSLTPQPTQPPPKPKTMGSPVQSTLISELKQKFEKKSVHNKAYF    859

	

Составим таблицу сравнения трех выравниваний:


Параметр сравнения	BLASTp	water	needle
Длина выравнивания	859	29	896
Процент сходства	69%	69.0%	13.2%
Процент идентичности	48%	48.3%	8.0%
Вес	61	63.0	30.0
Координаты выравнивания	В запросе: 289-317 В находке: 374-400	В запросе: 289-317 В находке: 374-400	В запросе: 1-323 В находке: 1-859
Число гэпов	2	2	610


Мера совпадения двух выравниваний - процент согласованных колонок первого выравнивания относительно общего числа колонок.
Возьмем участки последовательности белков в запросе с 289 по 317 и в находке с 374 по 400. Если сравнивать выравнивания, построенные программой BLASTp и оптимальным частичным рывавниванием, то в обоих выравниваниях количество колонок 28, согласованных колонок тоже 28, следовательно, мера совпадения равно 100%.
Если сравнивать выравнивания, построенные программой BLASTp и оптимальное полное выравнивание,то в обоих выравниваниях количество колонок 28, согласованных колонок тоже 28, следовательно, мера совпадения равно 100%. Меры совпадения обоих выравниваний равно, следовательно, оба выравнивания сопоставляют одинаково. Одноко выбранный нами участок последовательности составляет только 3,125% от всего полного выравнивания.


---

© Butusova Anna,2012