Программы парного выравнивания

1. Подсчёт веса выравнивания

Для того, чтобы посчитать вес выравнивания нам нужно воспользоваться результатом выполнения 1-ого задания из практикума "Понятие о выравнивании. Эволюционное выравнивание.", а именно взять из него полученное выравнивание.

Теперь мы можем посчитать вес, используя матрицу BLOSUM62.
Расчёты ведём с учётом того, что штраф за открытие пробела -12, а штраф за удлинение пробела -2.

Seq1	I	Q	D	L	L	A	S	Y	-	-	-	Q	L	E	N	K	I	V	I	V	E	-	R	N	K	E	I
Seq2	-	R	F	L	L	A	S	D	G	T	G	Q	L	E	N	-	-	-	I	V	E	V	R	-	K	E	-
Вес	-12	1	-3	4	4	4	4	-3	-12	-2	-2	5	4	5	6	-12	-2	-2	4	4	5	-12	5	-12	5	5	-12

Таблицу, на мой взгляд, проще сделать в Exele, так как тогда можно формулой суммирования значений сразу получить вес всего выравнивания:

Вес всего выравнивания

-21

2. Построение выравнивания с помощью программы stretcher

Stretcher - одна из программ для парного выравнивания из пакета EMBOSS.

- для того чтобы построить выравнивание мы написали команду: (stretcher seq1.fasta seq2.fasta alignment.stretcher -auto).

- открыли сохранённый файл с выравниванием, откуда взяли необходимую информацию.

# Matrix: EBLOSUM62
# Gap_penalty: 12
# Extend_penalty: 2
#
# Length: 26
# Identity: 13/26 (50.0%)
# Similarity: 14/26 (53.8%)
# Gaps: 8/26 (30.8%)
# Score: -5
# 
#
#=======================================

           10        20 
IQDLLASY---QLENKIVIVERNKEI
. :::: :::: ::: :: 
-RFLLASDGTGQLEN---IVEVRKE-
         10           20

Из-за того что в конце выравнивания программа не стала выравнивать буквы R-R, мы потеряли два гэпа, что , следовательно, изменило суммарный вес выравнивания от -21 до -5.

Поясню немного подробнее. Рассмотрим оба выравнивания:

IQDLLASY---QLENKIVIVERNKEI
. :::: :::: ::: :: 
-RFLLASDGTGQLEN---IVEVRKE- так строит выравнивание программа stretcher (1)

IQDLLASY---QLENKIVIVE-RNKEI
. :::: :::: ::: :: 
-RFLLASDGTGQLEN---IVEVR-KE- так выглядит выравнивание, построенное вручную (2)

Жёлтым покрашены одинаковые участки в обоих выравниваниях. Вес участка жёлтого цвета на одном выравнивании равен -2.

Вес красного участка в первом выравнивании равен -3
Вес красного участка во втором выравнивании равен -19

Отсюда получаем, что:
- вес первого выравнивания равен [(-2)+(-3)] = -5
- вес второго выравнивания равен [(-2)+(-19)] = -21

3. Построение выравниваний с помощью программ needle и water

Needle - программа для оптимального полного выравнивания из пакета EMBOSS

- чтобы построить полное выравнивание последовательностей белка THIS_BACSU (AC-O31617) и его гомолога AP1G_DICDI (AC-Q8I8U2) мы написали команду (needle sw:O31617 sw:Q8I8U2 needlealignment.needle -auto)

- затем открыли сохранённый файл с выравниванием, чтобы взять из него необходимую информацию:

THIS_BACSU 12  MLQLNGKDVKWKKDTGTIQDLLASYQLENKIVIVERNKE 39
               :|:             .:.||..:|..:.|.::.|||..
AP1G_DICDI 162 VLR-------------KVPDLTENYIPKIKALLSERNHA 187

THIS_BACSU 40  IIGKERYHEVELCDRDVIEIVHF------------------------VGG 65
               :|.......:|:|:.|..:|:||                        :||
AP1G_DICDI 188 VILTALTLIIEICEMDSTQIIHFKKMVPQLVRILKSLTSSGYLPEHDIGG 237

THIS_BACSU 66  G  66
               . 
AP1G_DICDI 238 V  238

- теперь воспользуемся программой water из пакета EMBOSS для построения частичного выравнивания. Для этого запишем команду (water sw:O31617 sw:Q8I8U2 wateralignment.water -auto)

- открываем сохранённый файл и получаем:

THIS_BACSU 18  IQDLLASYQLENKIVIVERNKEIIGKERYHEVELCDRDVIEIVHF 62
               :.||..:|..:.|.::.|||..:|.......:|:|:.|..:|:||
AP1G_DICDI 166 VPDLTENYIPKIKALLSERNHAVILTALTLIIEICEMDSTQIIHF 210

В частичное выравнивание вошли участки 18-62 белка THIS_BACSU и 166-210 его гомолога AP1G_DICDI.

Локальное выравнивание совпадает с "ограничением" глобального на участок.

Вес локального выравнивания (66) больше, чем вес глобального (45.5). Это неудивительно, ведь в глобальном выравнивании больше гэпов, позволяющих выровнять большее количество аминокислотных остатков, поэтому увеличивается количество штрафов, что конечно уменьшает вес выравнивания. Локальное выравнивание, напротив, пренебрегает единичными выравниваниями, тем самым увеличивая вес выравнивания.

Можем сделать вывод, что всегда [вес ГВ] ≤ [вес ЛВ]. Равны они будут лишь в случае 100% идентичности обоих выравниваний.

Да и ещё, не стоит удивляться нецелому значению веса выравнивания, это из-за того что у программ needle и water штрафы за гэпы не как у программы stretcher -12 и -2, а -10 и -0.5 соответственно.