Практикум 13. Алгоритмы множественного выравнивания.Pfam

Задание 1. Различия во множественных выравниваниях, построенные различными программами.

Для выполнения данного задания были взяты 5 гомологичных последовательностей, которые использовались в предыдущих практикумах. Были использованы следующие последовательности: 1 эукариотическая-SSB1_CHATD,2 от архей-DNAK_METAR,DNAK_HALWD и 2 бактериальные-DNAK_STRCO,DNAK_CORGL. Были построены 2 множественных выравнивания.


Одно построенное пограммой Tcoffee (см. Рис.1-2) Примечание: на рисунках представлены только некоторые участки выравниваний, в которых наблюдались отличия.


Рис.1

Рис.2


Другое программой Muscle (см. Рис.3-4)

Рис.4


Комментарии


1) Различия в построении можно заметить уже в первых позициях выравниваний. Программа Tcoffee построила выравнивание начиная с первой абсолютно консервативной позиции, представленнной метионином, открыв индель в позициях 3-7. Muscle же наоборот, строила выравнивание относительно первого консервативного блока, не выравнивая первую позицию относительно метионина. Таким образом, избежав необходимости открывать индель, штраф за который обычно довольно большой.

2) Следующее отличие наблюдалось в позициях 80-120. Общее количество гэпов в первом выравнивании 28, во втором - 27. Программа Tcoffee обнаружив потенциально возможную консервативную позицию (валин в 88 позиции) выравнила ее,а также попыталась выровнять еще несколько позиций. При этом получился 1 большой индель, а также 2 небольших. Программа Muscle на данном участке выравнивания попыталась найти наибольший участок, который мог бы быть гомологичным (позиции 92-102).И объеденила гэпы в два достаточно больших инделя.

3) Еще одно отличие в построенных выравниваниях наблюдалось в позициях 190-200. За счет того, что длина выравниваний отличается, произошел общий сдвиг выравнивания на одну позицию. (Консервативные позиции 189-190 в выравнивании Tcoffee соответствуют позициям 188-189 в выравнивании Muscle) Однако, само отличие состоит в распределении и длине инделей, а также выравнивании возможно гомологичных позиций. Так, программа Tcoffee объединяет гэпы в один индель, распределяя аминокислотные остатки, до и после него. В то время как Muscle разбивает гэпы на 2 инделя, и пытается сопоставить позиции 192 и 193.


Задание 2. Описание 3 доменных архитектур

Для выполнения данного задания, необходимо было выбрать домен. Изучая свой белок (Lipase Aneurinibacillus sp. XH2) в Pfam была найдена 1 архитектура, однако она не содержала каких-либо доменов. В связи с этим я провела поиск по всем доменным архитектурам, которые присутсвуют в моего организма. В результате был выбран ABC_tran (ABC transporter). В который входит АТФ-связывающий домен. Данное семейство участвует в транспорте различных как ионов, так и макромолекул через мембрану, обеспечивая тем самым организм необходимыми питательными веществами. При этом используется энергия, которая получается в результате гидролиза АТФ. На Рис.5 представлена структура данного домена, связанная с лекартсвенными препаратами (SAV1866)

Рис.5


Доменные архитектуры

На Рис.6 представлена архитектура белка ABC transporter family protein, на котором изображены 2 домена. Домен ABC_membrane и домен ABC_tran. ABC_membrane является главным трансмембранным доменом, которых состоит из 6 альфа-спиралей, которые пронизывают плазматическую мембрану, тем самым позволяя осуществить сам транспорт.

Рис.6


На Рис.7 также представлены 2 домена белка Peptide ABC transporter ATPase,также участвующие в транспорте через плазматическую мембрану. Синим цветом обозначен домен - oligo_HPY (Oligopeptide/dipeptide transporter). Данный домен находится непосредственно за ABC_tran и участвует в транспорте дипептидов и олигопептидов. Также известно, что некоторые домены участвуют в споруляции бактерий и их устойчивости к антибиотикам.

Рис.7


На Рис.8 представлены 3 домена белка Bacteriocin ABC transporter. Черным цветом обозначен домен - Peptidase_C39. Данный домен отвечает за синтез петидных бактериоцинов, которые экспортируются их клетки при помощи семейства транспортных белков. В данной архитектуре они представлены ABC_membrane и ABC_trans (их функци описаны выше).

Рис.8