Предсказание парных выравниваний
Выравнивание последовательностей и поиск гомологичных блоков
Было произведено множественное выравнивание последовательностей из файла aln_11.fasta. Из него было выбрано парное выравнвиание двух последних последовательностей (рис.1).
Построение глобального выравнивания последовательностей в формате fasta
Выравнивание, полученное с помощью приложения needle пакета EMBOSS (gap opening penalty 10.0, gap extension penalty 0.5) 3stk_a.needle:
/*>3STK_A MAGSSFSGKYQLQSQENFEAFMKAIGLPEELIQKGKDIKGVSEIVQNGKHFKFTITAGS- -KVIQNEFTVGEECELETMTGEKVKTVVQLEGDNKLVTTFKNIK------SVTELNGDII TNTMTLGDIVFKRISKRIGT /*>1SA8_A ----------------AFDGTWKVGGLKLTITQEGN---------------KFTVKESSN FRNIDVVFELGVDFAYSLADGTELTGTWTMEG-NKLVGKFKRVDNGKELIAVREISGNEL IQTYTYEGVEAKRIFKKE—
Построение локального выравнивания
Наилучшее локальное выравнивание, полученное с помощью приложения water пакета EMBOSS (gap opening penalty 10.0, gap extension penalty 0.5) 3stk_a.water:
>3STK_A FEAFMKAIGLPEELIQKGKDIKGVSEIVQNGKHFKFTITAGS--KVIQNEFTVGEECELE TMTGEKVKTVVQLEGDNKLVTTFKNIK------SVTELNGDIITNTMTLGDIVFKRISKR >1SA8_A FDGTWKVGGLKLTITQEGN---------------KFTVKESSNFRNIDVVFELGVDFAYS LADGTELTGTWTMEG-NKLVGKFKRVDNGKELIAVREISGNELIQTYTYEGVEAKRIFKK
Выравнивание двух заведомо негомологичных последовательностей
Выравнивание, полученное с помощью приложения needle пакета EMBOSS needle (gap opening penalty 10.0, gap extension penalty 0.5) yp_909930.needle:
>YP_909930.1 chorismate mutase MSARKLFYLGPQGTFTHQAAVNAAQELARFEPQGFDLMPMDDVPQILDAAQHGDGWGIVA WENNVEGYVVPNLDALID--AKDLVGFARVGVNVEFDAYVAQGADPAEARIATAHPHGLA QCKRFIAEHRLSTQPATSNAAACRDLIPGEIAFGPAICGEL-YDITRIGT--AIQDYQGA ATDFLVLSPRAE-VARLLAKPRAEANV-----EYESVLTLIPLVTGPGVLANLLDVFRDA GLN---MTSFISRPIKGRTGTYSFIVTLDAAP--WEERFRDALVEIAEHGDWAKTLAVYP RREHPNPPVTSWMLPQGGVRLDDSHLPDDWQNDETVRRELMW--- >NP_952488.1 GSU1437 peptidase lipoprotein, M48 family [Geobacter sulfurreducens PCA] MKLAK-WLLGPLAAL----GILAGCATSMTDIKGFNMISIEQEKEL------GNKFA-VE IEKQQQPVNDPEVQRYVDKVGKRLLSGARA---VEFD-YVFKVVKDDSVN-AFAIPGG-- ---------RVYVHTGLLKAADNETELAGVLAH------EINHAVARHGTRQMTQEYGYS LVLSLVLGDNPNMLAQLAGQLFGKAGMMSYSREYENQADFL------GV-----ETMYKA GYNPNGLTSFFQKLNAMDGGTQSNVARFFSTHPLTSERIQRVQAEIAK------------ -------------LP-----------PQRYLTDETEFKKIKGRLK
Выравнивание, полученное с помощью приложения water пакета EMBOSS needle (gap opening penalty 10.0, gap extension penalty 0.5) yp_909930.water:
/*>YP_909930.1 chorismate mutase YESVLTLIPLVTGPGVLANLL-DVFRDAGL--------NMTSFIS---------RPIKGR TGTYSFIVTLDA >NP_952488.1 GSU1437 peptidase lipoprotein, M48 family [Geobacter sulfurreducens PCA] YSLVLSLV-LGDNPNMLAQLAGQLFGKAGMMSYSREYENQADFLGVETMYKAGYNP---- NGLTSFFQKLNA
Сравнение различных выравниваний
Информация о различных выравниваниях представлена в таблице 1.
| Тип выравнивания | Длина | Число и процент совпадений | Число и процент сходных остатков | Чтсло и процент гэпов | Число открытий гэпов |
| Попарное выравнивание, выделенное из множественного выравнвиания | 138 | 34, 24.6% | 19, 13.7% | 32, 23.18% | 3 |
| Глобальное выравнвиание | 140 | 31, 22.1% | 49, 35.0% | 42, 30.0% | 6 |
| Локальное выравнивание | 120 | 31, 25.8% | 49, 40.8% | 24, 20.0% | 3 |
| Глобальное выравнивание заведомо негомологичных последовательностей | 345 | 68, 20% | 114, 33.% | 100, 29% | 18 |
| Локальное выравнивание заведомо негомологичных последовательностей | 72 | 20, 27.8% | 27, 37.5% | 23, 31.0% | 3 |
Как видно из таблицы 1, выравнивания гомологичных и негомологичных позиций не сильно отличаются по числу идентичных и сходных остатков. Но заметна разница при переходе от глобального выравнивания к локальному. Это указывает на отсутствие протяжённого участка гомологии, как в случае выравнивания гомологичных последовательностей.
Сравним парное выравнивание, полученное из множественного, с глобальным выравниванием, полученным с помощью needle. В первом выравнивании по сравнению со вторым больше число идентичных остатков, но меньше число похожим остатков. Также меньше число гэпов. Возможно, первое выравнивание более корректно по той причине, что оно являлось частью множественного выравнивания и участки, выявленные алгоритмом как гомологичные у всех последовательностей, с большей вероятностью являются таковыми.
Выравнивание совпадают на 62-100, 111-140 позициях. Фрагмент выравнивания слева от участка несоответствия выравниваний (1-61 позиции включительно) изображён на рис. 2.
Аналогичный фрагмент справа от другого участка несоответствия выравниваний (101-111 позиции включительно) изображён на рис. 3.
Проверка правильности парных выравниваний гомологичных последовательностей
С помощью программ SupCheck и RasMol была проверена правильность выравнивания путём совмещения пространственной структуры белковых последовательностей. Для второго выравнивания было выявлено 32 ошибки второго рода (остатки совмещаются в пространстве, но не находятся в одной колонке, либо эта колонка не была признана достоверной до пространственного выравнивания) и 31 ошибка первого рода (аинокислотные остатки стоят в одной колонке в выравнивании, но не совмещаются в пространстве). Для первого выравнивания, соответственно 27 ошибок второго рода и 8 первого. Выравнивание изображено на рис. 4.
Проект можно скачать по следующей ссылке.