Введение
Для выполнения данного практикума в качестве исследуемого белка я выбрала γ-субъединицу АТР-синтазы. Эта субъединица состоит из нескольких достаточно консервативных блоков. Консервативные аминокислоты задействованы во взаимодействиях с комплексом из α и β-субъединиц и субъединицами δ и ε. Алгоритмы Blast находят множество консервативных участков на белковой цепи.
Данное изображение отображает консервативные участки белка. В качестве исходной последовательности я использовала белок из B. subtilis. Из находок Blast я выбрала около 37 белков и построила их множественное выравнивание.
Выравнивание
С помощью Jalview было сделано выравнивание полученных последовательностей. Затем из очень похожих между собой последовательностей (был выставлен процент похожести в 90) была оставлена одна. Была произведена сортировка по убыванию схожести последовательностей, затем я удалила некоторые последовательности, чтобы уменьшить количество. В результете данной работы было получено следующее выравнивание:
Наибольшее число консервативных остатков находится в первой половине последовательности, которая и образует контакты с комплексом из α и β-субъединиц и субъединицей δ. Всего я выделила и разметила в данном выравнивании 6 блоков. Посмотрим на них детальнее.
В первый блок я включаю 8 аминокислот, половина из которых во всех последовательностях полностью совпадает. Во второй позиции почти у 100% последовательностей стоит аланин, и только у одной — валин. Это схожие по своим свойствам аминокислоты. В 6 позиции 2 варианта: более частная глутаминовая кислота и менее частая аспарагиновая. На восьмой позиции наиболее часто встречается лизин, но у 2 организмов там стоит глутаминовая кислота, а у 4 — глутамин. По этому стаику можно выделить 3 группы организмов, и эти различия могут быть связаны с местообитанием бактерий. В целом, аминокислоты этого блока сохраняют высокий процент идентичности и очень консервативны.
Во втором блоке есть 18 полностью консервативных позиций. Еще 5 позиций имеют всего 1 отличающуюся аминокислоту, причем в 15, 20 и 52 позиции происходят замены на схожую по свойстам аминокислоту. Группы организмов можно выделить по аминокислоте на 18 позиции (либо серин, либо лизин), причем последовательности с лизином почти вснгда имеют глутаминовую кислоту на 25 и серин на 46 позициях.
Группы можно выделить и по аминокислоте на 25 позиции: это либо глутаминовая кислота, либо глутамин. У одного организма на этом месте встречается гистидин. Это может быть ошибкой секвенирования, либо третьей группой. Чтобы сделать вывод, необходимо исследовать больше белков.
На 30 позиции стоят всего 2 аминокислоты: это либо серин, либо аланин. Группы можно выделить и по 52 позиции.
В целом, аминокислоты данного блока тоже сохраняют высокую степень консерватизма.
|
Вместе с рассмотрением третьего блока хотелось бы обратить внимание на 4 очень консервативные аминокислоты с 65 по 68 позицию. Возможно, они имеют важное структурное значение, ну или же играют роль во взаимодействии субъединиц. В третьем блоке (длина 27 аминокислот) 8 позиций являются абсолютно консервативными. На 75, 79 81, 82, 91 и 97 позициях стоят аминокислоты, которые очень похожи по своим свойствам. |
Группы белков можно выделить по аминокислотам на 72 позиции (пролин/глутаминовая кислота), 75 (лизин/аргинин), 77 (глицин/аланин), 88 (аланин/валин) и 95 (валин/изойлейцин). Эти группы могут быть связаны с местообитанием организмов, или же просто являться следствием замены аминокислоты у предковой формы и не влиять на работу белка.
После рассмотрения данных блоков считаю гомологичность рассматриваемых белков доказанной. Если рассматривать и другие блоки, то также можно отметить высокий уровень консерватизма некоторых аминокислотных остатков.