Практикум 9. Выравнивание последовательностей белка.


1. Глобальное парное выравнивание гомологичных белков.

Protein nameID 1ID 2Score% Identity% SimilarityGapsIndels
D-alanyl-D-alanine carboxypeptidase DacBDACB_ECOLIDACB_BACSU26.513.1%23.7%31325
Isocitrate dehydrogenase [NADP]IDH_ECOLIIDH_BACSU1451.565.6%77.1%276
Uracil-DNA glycosylaseUNG_ECOLIUNG_BACSU606.550.9%66.4%105


2. Локальное парное выравнивание гомологичных белков.

Protein nameID 1ID 2Score% Identity% SimilarityGapsIndelsCoverage 1Coverage 2
D-alanyl-D-alanine carboxypeptidase DacBDACB_ECOLIDACB_BACSU53.023.7%35.6%551138.8%51.3%
Isocitrate dehydrogenase [NADP]IDH_ECOLIIDH_BACSU1453.567.0%78.8%19497.8%99.3%
Uracil-DNA glycosylaseUNG_ECOLIUNG_BACSU621.053.5%69.8%2293.5%94.2%


3. Результат применения программ выравнивания к неродственным белкам.

Глобальное выравнивание:

Proteins' namesID 1ID 2Score % Identity% SimilarityGaps% GapsIndels
N5-carboxyaminoimidazole ribonucleotide
synthase ( E. coli),
2,4-dienoyl-CoA reductase
( B. subtilis)
PURK_ECOLIFADH_BACSU 28.510,5%17,6%30166,2%17


Локальное выравнивание:

Proteins' namesID 1ID 2Score % Identity% SimilarityGaps% GapsIndels1 Coverage 2 Coverage
N5-carboxyaminoimidazole ribonucleotide
synthase ( E. coli),
2,4-dienoyl-CoA reductase
( B. subtilis)
PURK_ECOLIFADH_BACSU 34,521,5%38,0%2126,6%417,5%28,7%

Белки PURK_ECOLI и FADH_BACSU совершенно разные по функциям: синтаза модифицированных рибонуклеотидов (лигаза) и 2,4-диеноил редуктаза (оксидоредуктаза); и относятся к разным видам бактерий, но удивительно, что их выравнивания оказались сопоставимыми, например, с выравниваниями DACB_ECOLI и DACB_BACSU, которые казались мне в предыдущем задании гомологами. Выравнивание белков DACB_ECOLI и DACB_BACSU. Возможно, дело в том, что в DACB_BACSU произошла большая делеция, которая сильно испортила показатели выравнивания, хотя в целом видно, что у белков DACB гомологичная область больше, чем у PURK_ECOLI и FADH_BACSU. Выравнивание белков PURK_ECOLI и FADH_BACSU. Хотя, конечно, нечто подобное есть и во втором вырвнивании.

Возможно, стоит обратить внимание на то, что у глобальных выравниваний обоих пар Score почти одинаковый (26,5 и 28,5), а при переходе к локальному выравниванию, у пары DACB он возрастает гораздо сильнее (53,0 против 34,5). Показатели % Identity и % Similarity у пары DACB и PURK_ECOLI и FADH_BACSU очень похожи в локальном выравнивании (23.7% и 35.6% против 21,5% и 38,0%), но это нормально, потому что процент покрытия у DACB гораздо больше (38.8% и 51.3% против 17,5% и 28,7%).

4. Сохранение выравнивания в fasta-формате и импорт в Jalview.

Глобальное выравнивание белков UNG_ECOLI и UNG_BACSU в виде проекта Jalview.


5. Множественное выравнивание белков.

Глобальное выравнивание белков UNG_MYCBP, UNG_BORPE, UNG_CHLMU, UNG_ECOHS, UNG_YERPS, UNG_ECOLI и UNG_BACSU в виде проекта Jalview.
В Swiss-Prot нашлось 407 белков, чьи ID начинаются с UNG_. Я выбрала белки, принадлежащие Mycobacterium bovis (strain BCG / Pasteur 1173P2), Bordetella pertussis (strain Tohama I / ATCC BAA-589 / NCTC 13251), Chlamydia muridarum (strain MoPn / Nigg), Escherichia coli O9:H4 (strain HS), Yersinia pseudotuberculosis serotype I (strain IP32953), Escherichia coli, Bacillus subtilis (strain 168). В целом белки выровнялись хорошо, наблюдаемые довольно широкие консервативные полосы не могут быть случайностью, то есть данные белки гомологичны. Сильнее всего от других отличается, скорее всего, белок UNG_BORPE, потому что у него наблюдаются два "хвоста" (в начале и в конце последовательности), которых нет у остальных белков. Следующий по непохожести - UNG_MYCBP, далее - UNG_CHLMU, хотя белки UNG_CHLMU, UNG_ECOHS, UNG_YERPS, UNG_ECOLI и UNG_BACSU уже значительно сильнее похожи друг на друга. Еще более похожи белки UNG_ECOHS, UNG_YERPS, UNG_ECOLI, что понятно, потому что, например, UNG_ECOHS и UNG_ECOLI - просто штаммы одного вида. В структуре белков наблюдаются три высококонсервативные области, которые показаны на рисунке 1 (изображен белок UNG_ECOLI): 72-95 нуклеотиды (фиолетовая), 134-146 (зеленая), 205-215 (оранжевая), третья область очень нечеткая. Вероятно, данные области играют важную роль в связывании с лигандами или содержат в себе активный центр фермента.

Рисунок 1. Высококонсервативные в выравнивании области белка UNG_ECOLI.




© Belousova Evgenia, 2017