Практикум 7. Выбор эукариота и работа с базами NCBI и ENA

Задание 1. Выбор эукариота

В рамках практикума для анализа был выбран геном мексиканского аксолотля (Ambystoma mexicanum, Mexican axolotl).

Мексиканский аксолотль — хвостатое земноводное, известное способностью к регенерации конечностей и различных тканей. Он широко используется в исследованиях регенерации и биологии развития. Диплоидный набор аксолотля содержит 28 хромосом (2n = 28), гаплоидный — 14 (n = 14).

Я выбрала аксолотля из-за его необычных регенеративных способностей и большого размера генома.

С помощью NCBI Datasets была найдена референсная сборка генома UKY_AmexF1_1, соответствующая требованиям практикума: уровень сборки — Chromosome, аннотация генов доступна в базе RefSeq.

Задание 2. Характеристики выбранной сборки

Характеристика Значение
Идентификатор GenBankGCA_040938575.1
Идентификатор RefSeqGCF_040938575.1
Уровень сборки геномаChromosome
Общий размер генома29,1 Gb (≈ 29,1 × 109 п.н.)
Число скэффолдов220
Число контигов2 315
Scaffold N501,5 Gb
Scaffold L5010
Contig N5023,1 Mb
Contig L50384

Таблица 1. Характеристики сборки UKY_AmexF1_1. Скэффолды — более крупные элементы сборки (могут содержать гэпы), контиги — непрерывные участки без гэпов. Поэтому число скэффолдов (220) меньше числа контигов (2315).

N50 — длина контига или скэффолда, при которой суммарная длина фрагментов такой же или большей длины составляет не менее 50% всей сборки.
L50 — минимальное число наиболее длинных контигов или скэффолдов, суммарная длина которых составляет не менее 50% всей сборки.

Сборка имеет хромосомный уровень организации. В статистике NCBI указана 21 хромосомная последовательность, поскольку некоторые хромосомы представлены отдельными последовательностями плеч (например, 1p и 1q).

Значения Scaffold N50 = 1,5 Gb и Scaffold L50 = 10 свидетельствуют о наличии крупных скэффолдов.

Задание 3. Скачивание сборки, аннотации и белковых последовательностей

Информация о сборке была скачана из базы RefSeq (GCF_040938575.1) — именно в ней доступна аннотация генов.

В рамках работы были получены три файла:

  • нуклеотидные последовательности генома в формате FASTA;
  • последовательности белков в формате FASTA;
  • геномные последовательности с аннотацией в формате GBFF.

Задание 4. Знакомство с поисковыми системами NCBI и ENA

Для выполнения задания был выбран белок инсулин (insulin).

4.1. Поисковая система NCBI

Поиск проводился при помощи Advanced Search в базе NCBI Nucleotide.

4.1.1. Сколько всего записей посвящено гену/мРНК с таким словом в названии

Запрос Что ищем Результат
insulin[Title] Все записи со словом insulin в названии 50 462
insulin[Title] AND biomol_mrna[PROP] Из них мРНК 40 213
insulin[Title] AND biomol_genomic[PROP] Из них геномные последовательности 4 147

4.1.2. Сколько из них из GenBank, а сколько из RefSeq

Запрос База Результат
insulin[Title] AND refseq[Filter] RefSeq 36 188
insulin[Title] AND genbank[Filter] GenBank 5 569

Разбивка по типу последовательностей (мРНК / геномные):

Тип последовательностей RefSeq GenBank
мРНК35 0175 196
Геномные последовательности204 127

Таблица 2. Разделение записей по базам данных (RefSeq / GenBank). «GenBank» здесь соответствует записям, не входящим в RefSeq (NOT refseq[Filter]).

4.1.3. Сколько из них — записи человека (отдельно GenBank / RefSeq, мРНК / геном)

Для поиска записей человека использовалось условие "Homo sapiens"[Organism].

Тип последовательностей Всего RefSeq GenBank
мРНК 4 092 217 3 875
Геномные последовательности 1 480 19 1 461

Таблица 3. Записи человека со словом insulin в названии.

Использованные запросы:

  • мРНК человека: insulin[Title] AND "Homo sapiens"[Organism] AND biomol_mrna[PROP]
  • геномные последовательности человека: insulin[Title] AND "Homo sapiens"[Organism] AND biomol_genomic[PROP]
  • разделение по RefSeq: фильтр refseq[Filter], остальные записи — NOT refseq[Filter]

4.1.4. Все ли записи действительно кодируют инсулин

Не все найденные последовательности кодируют непосредственно инсулин. В результаты поиска также попадают записи, посвящённые другим белкам, например рецептору инсулина (insulin receptor), инсулиноподобным факторам роста (insulin-like growth factors) и субстратам инсулинового рецептора.

4.2. Поисковая система ENA

Поиск проводился при помощи Advanced Search в ENA среди нуклеотидных последовательностей человека, содержащих слово insulin в описании.

Пункт задания Запрос Результат
Все записи человека tax_eq(9606) AND description="insulin" 9 347
(а) мРНК человека tax_eq(9606) AND description="insulin" AND mol_type="mrna" 7 185
(б) Гены (геномные последовательности) человека tax_eq(9606) AND description="insulin" AND mol_type="genomic dna" 163

Таблица 4. Результаты поиска в ENA по слову insulin.