Программа BLASTP

Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка в разных БД

Таблица 1. Результаты поиска гипотетических гомологов белка psts_Ecoli

	Поиск по БД Swiss-Prot	Поиск по БД PDB	Поиск по БД "nr"
1. Лучшая находка (в принципе должна соответствовать заданному белку)
Идентификатор БД	PSTS_ECOLI	2ABH	NP_418184
E-value	0.0	0.0	0.0
Вес (в битах)	697	647	697
% идентичности	100	100	100
Найдены ли другие белки с теми же значениями E-value и веса в битах? Если найдены, то укажите общее число и приведите один идентификатор (любой, но желательно Swiss-Prot ID)	не найдены	не найдены с точно таким весом, но еще 9 с E-value=0.0(идентификатор psts_Ecoli, вес 643)	не найдены с точно таким весом, но еще 25 с E-value=0.0(идентификатор YP_691097, вес 696)
Сколько хороших кандидатов в гомологи найдено? (число находок в списке описаний, Descriptions, с E-value<=1*10^-10)	14	12	547
2. "Худшая" находка (последняя в выдаче с E-value<=1.0)
Номер находки в списке описаний (Descriptions)	27	16	879
Идентификатор БД	PHBP_HUMAN	2CAP	YP_001785723
E-value	0.095	0.012	0.99
Вес (в битах)	37.7	36.6	38.5
% идентичности	29	28	25
% сходства	40	39	40
Длина выравнивания	175	168	238
Координаты выравнивания (номера первых и последних а.о.)	29-180	29-174	33-251
% гэпов	21	22	18

Удалось найти изучаемый белок в Swiss-Prot и "nr", а его структуру в PDB, но в PDB он, как уже было отмечено, имеет некоторые отличия в весе, что связано с мутацией, а точнее с заменой аланина 197 на триптофан.
При поиске в БД Swiss-Prot и "nr" никаких различий в выравнивании с самим собой нет, а вот в PDB различия есть.
Первое, в выравнивании не участвует сигнальный пептид;
Второе, есть замена аланина 197 на триптофан, которая в последовательность этого белка в других банках не внесена.
Число потенциальных гомологов при поиске по разным БД разное. В БД PDB потенциальных гомологов меньше всего. Связано это с тем, что в этом банке представлены пространственные структуры макромолекул. Не все последовательности аннотированы, не говоря уже об определении пространственной структуры, поэтому этот банк сравнительно небольшой, и, как следствие, не может дать большое количество потенциальных гомологов. Та же ситуация с обработкой данных в БД Swiss-Prot. БД "nr" содержит неповторяющиеся данные из разных банков, поэтому область его "возможностей" значительно шире.
"Худшие" находки совпадают в Swiss-Prot и PDB. В "nr" результат поиска отличается, что связано, скорее всего, опять же с большим количеством данных. Из "худших" самая хорошая по параметрам в БД Swiss-Prot

Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка с фильтром по таксонам

Поиск по таксону Homo sapiens не дал результатов

Таксон: Archaea
Гипотетический гомолог

Идентификатор: PSTS_METJA
E-value: 3*10^-43
Вес (в битах): 170
Идентичность, %: 35
Сходство, %: 51
Длина выравнивания: 319
Координаты выравнивания (номера первых и последних а.о.): 33-325
Гэпы, %: 8

Таксон: Actinobacteria
Гипотетический гомолог
Идентификатор: PSTS1_MYCTU
E-value: 2*10^-33
Вес (в битах): 138
Идентичность, %: 32
Сходство, %: 50
Длина выравнивания: 314
Координаты выравнивания (номера первых и последних а.о.): 28-327
% гэпов: 5

Таксон: Alteromonadales
Гипотетический гомолог не найден
Таксон: Vibrionaceae
В БД Swiss-Prot поиск результатов не дал

Поиск белка по его фрагменту

Таблица 2. Результаты поиска белка в Swiss-Prot по фрагменту последовательности

	Поиск по фрагменту	Поиск по полной последовательности
АС лучшей находки	Q58421	Q58421
E-value	4*10^-18	0.0
Вес (в битах)	88	788
Найдены ли другие белки с теми же значениями E-value и веса в битах?	нет	нет

Краткий комментарий
Различия между результатами поиска по фрагменту последовательности и по полной последовательности заключаются, как можно заметить по данным из таблицы, в разнице E-value и веса, что основано на том, что фрагмент последовательности значительно короче самой последовательности, что делает невозможным даже при полном совпадении сказать, что это одна и та же последовательность или ее гомолог.

В задании на странице Пробные выравнивания был дан фрагмент неизвестного белка. Теперь мы можем с помощью поиска по Swiss-Prot определить последовательность белка и сам белок.
В результате определили, что фрагмент взят из белка PSTS_METJA (идентификатор PSTS_METJA, код доступа Q58421), его последовательность в fasta-формате.

Выравнивание PSTS_ECOLI с PSTS_METJA

PSTS_ECOLI  33   GATFPAPVYAKWADTYQKETGN-KVNYQGIGSSGGVKQIIANTVDFGASDAPLSD---EK  88
                 GATFP     KW + YQK   N K+ Y+G GS  G +       D G +D P+ +   +K
PSTS_METJA  58   GATFPKYQIQKWIEDYQKTHPNVKIEYEGGGSGYGQEAFAKGLTDIGRTDPPVKESMWKK  117

PSTS_ECOLI  89   LAQEG--LFQFPTVIGGVVLAVNIPGLKSGELVLDGKTLGDIYLGKIKKWDDEAIAKLNP  146
                     G    QFP ++G VV+  NIP +    L L    L DI+LGKI+ WDDE I K+NP
PSTS_METJA  118  FLSTGDQPLQFPEIVGAVVVTYNIPEIGDKTLKLSRDVLADIFLGKIEYWDDERIKKINP  177

PSTS_ECOLI  147  GL--KLPSQNIAVVRRADGSGTSFVFTSYLAKVNEEWKNNVGTGSTVKWPI-----GLGG  199
                  +  KLP + I VV R+D SGT+ +FT+YL+ +++EW   VG G TV WP      G+ G
PSTS_METJA  178  EIADKLPHEKIIVVHRSDASGTTAIFTTYLSLISKEWAEKVGAGKTVNWPTDNIGRGVAG  237

PSTS_ECOLI  200  KGNDGIAAFVQRLPGAIGYVEYAYAKQNNLAYTKLISADGKPVSPTEENFANAAKGADWS  259
                 KGN G+ A V+  P  + Y E +YA +  L    L + +GK V PT+E    A      S
PSTS_METJA  238  KGNPGVVAIVKSTPYTVAYTELSYAIEQKLPVAALENKNGKFVKPTDETIKAAVSAVKAS  297

PSTS_ECOLI  260  -----KTFAQDL---TNQKGEDAWPITSTTFILIHKDQK----KPEQGTEVLKFFDWAYK  307
                      + + +DL    +  G++A+PI + T +L+ +++      PE+   +  F  W   
PSTS_METJA  298  IPNPTEGYKEDLKQMLDAPGDNAYPIVAFTHLLVWENKNGKHYSPEKAKAIKDFLTWVLT  357

PSTS_ECOLI  308  TGAKQANDLD-YASLPDSV  325
                  G K  +    Y  LP+ V
PSTS_METJA  358  EGQKPEHLAPGYVGLPEDV  376

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

Оптимальное глобальное выравнивание

                        10        20
PSTS_E MK---------VMRTTVATVVAATLSMSAFSVF----------------A
       :           ..  .: ..   : .   :.                 .
PSTS_M MNDTTQPTKGDAVKKILALILGLCLIVPVISIAGCVGGGNSQPSNNEKPS
               10        20        30        40        50

          30        40        50         60        70
PSTS_E EASLTGAGATFPAPVYAKWADTYQKETGN-KVNYQGIGSSGGVKQIIANT
          .   :::::     :: . :::   : :. :.: ::  : .
PSTS_M TIIIRTTGATFPKYQIQKWIEDYQKTHPNVKIEYEGGGSGYGQEAFAKGL
               60        70        80        90       100

           80           90         100       110
PSTS_E VDFGASDAPLSD---EKLAQEG--LFQFPTVIGGVVLAVNIPGLKSGELV
        : : .: :. .   .:    :    ::: ..: ::.  ::: .    :
PSTS_M TDIGRTDPPVKESMWKKFLSTGDQPLQFPEIVGAVVVTYNIPEIGDKTLK
              110       120       130       140       150

     120       130       140         150       160
PSTS_E LDGKTLGDIYLGKIKKWDDEAIAKLNPGL--KLPSQNIAVVRRADGSGTS
       :    : ::.::::. :::: : :.:: .  ::: . : :: :.: :::.
PSTS_M LSRDVLADIFLGKIEYWDDERIKKINPEIADKLPHEKIIVVHRSDASGTT
              160       170       180       190       200

       170       180       190            200       210
PSTS_E FVFTSYLAKVNEEWKNNVGTGSTVKWPI-----GLGGKGNDGIAAFVQRL
        .::.::. ...::   :: : :: ::      :. :::: :. : :.
PSTS_M AIFTTYLSLISKEWAEKVGAGKTVNWPTDNIGRGVAGKGNPGVVAIVKST
              210       220       230       240       250

            220       230       240       250
PSTS_E PGAIGYVEYAYAKQNNLAYTKLISADGKPVSPTEENFANAAKGADWS---
       :  . : : .:: .  :    : . .:: : ::.:    :      :
PSTS_M PYTVAYTELSYAIEQKLPVAALENKNGKFVKPTDETIKAAVSAVKASIPN
              260       270       280       290       300

       260          270       280       290           300
PSTS_E --KTFAQDLTNQ---KGEDAWPITSTTFILIHKDQK----KPEQGTEVLK
         . . .::       :..:.:: . : .:. ...      ::.   .
PSTS_M PTEGYKEDLKQMLDAPGDNAYPIVAFTHLLVWENKNGKHYSPEKAKAIKD
              310       320       330       340       350

              310        320       330       340
PSTS_E FFDWAYKTGAKQANDLD-YASLPDSVVEQVRAAWKTNIKDSSGKPLY
       :  :    : :  .    :  ::. : . .       ::.
PSTS_M FLTWVLTEGQKPEHLAPGYVGLPEDVAK-IGLNAVNMIKE-------
              360       370        380

Оптимальное локальное выравнивание

             40        50         60        70        80
PSTS_E GATFPAPVYAKWADTYQKETGN-KVNYQGIGSSGGVKQIIANTVDFGASD
       :::::     :: . :::   : :. :.: ::  : .       : : .:
PSTS_M GATFPKYQIQKWIEDYQKTHPNVKIEYEGGGSGYGQEAFAKGLTDIGRTD
        60        70        80        90       100

                 90         100       110       120
PSTS_E APLSD---EKLAQEG--LFQFPTVIGGVVLAVNIPGLKSGELVLDGKTLG
        :. .   .:    :    ::: ..: ::.  ::: .    : :    :
PSTS_M PPVKESMWKKFLSTGDQPLQFPEIVGAVVVTYNIPEIGDKTLKLSRDVLA
       110       120       130       140       150

        130       140         150       160       170
PSTS_E DIYLGKIKKWDDEAIAKLNPGL--KLPSQNIAVVRRADGSGTSFVFTSYL
       ::.::::. :::: : :.:: .  ::: . : :: :.: :::. .::.::
PSTS_M DIFLGKIEYWDDERIKKINPEIADKLPHEKIIVVHRSDASGTTAIFTTYL
       160       170       180       190       200

          180       190            200       210
PSTS_E AKVNEEWKNNVGTGSTVKWPI-----GLGGKGNDGIAAFVQRLPGAIGYV
       . ...::   :: : :: ::      :. :::: :. : :.  :  . :
PSTS_M SLISKEWAEKVGAGKTVNWPTDNIGRGVAGKGNPGVVAIVKSTPYTVAYT
       210       220       230       240       250

     220       230       240       250            260
PSTS_E EYAYAKQNNLAYTKLISADGKPVSPTEENFANAAKGADWS-----KTFAQ
       : .:: .  :    : . .:: : ::.:    :      :     . . .
PSTS_M ELSYAIEQKLPVAALENKNGKFVKPTDETIKAAVSAVKASIPNPTEGYKE
       260       270       280       290       300

             270       280       290           300
PSTS_E DLTNQ---KGEDAWPITSTTFILIHKDQK----KPEQGTEVLKFFDWAYK
       ::       :..:.:: . : .:. ...      ::.   .  :  :
PSTS_M DLKQMLDAPGDNAYPIVAFTHLLVWENKNGKHYSPEKAKAIKDFLTWVLT
       310       320       330       340       350

       310        320
PSTS_E TGAKQANDLD-YASLPDSVVE
        : :  .    :  ::. : .
PSTS_M EGQKPEHLAPGYVGLPEDVAK
       360       370

Таблица 3. Результаты сравнения выравниваний последовательностей белков PSTS_ECOLI и PSTS_METJA

	Выравнивание, выданное BLASTP	Оптимальное глобальное выравнивание, Stretcher	Оптимальное локальное выравнивание, Matcher
Вес	431	431	487
Длина	319	397	321
Идентичность, %	35	30.2	35.5
Сходство, %	51	45.8	51.4

Результаты выравниваний очень похожи, несмотря на такое различие, показанное в таблице.

При сравнении оптимального глобального выравнивания и выравнивания BLASTP найдены отличия в положении участков 1-32, 267-269, 328-326 PSTS_ECOLI, что вызвало различие в длине, совпадении и сходстве, а одинаковое значение веса видимо вызвано тем, что в начале выравнивания есть 2 больших гэпа и небольшое количество точечных совпадений, которые BLASTP счел несущественными, поэтому выравнивание начинается с 33 аминокислотного остатка, когда совпадают 5 пар аминокислотных остатков подряд.
Сравниваем оптимальное локальное выравнивание и выравнивание BLASTP: отличаются только положением участков 267-269 и 326-327. Как можно заметить, есть существенная разница в весе выравниваний. Думаю, это связано с тем, что BLASTP и Matcher по-разному его вычисляют.