Учебная страница курса биоинформатики,
год поступления 2014

Семестры Студенты Преподаватели

• 2023
• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017
• 2016

• ...

Занятие 5

Отчёт по заданию №1 должен быть выложен на сайт, со ссылкой со страницы семестра, к утру 25 марта 2016.

Задание №2 является тренировочным: на коллоквиуме вам будет предложено такое же задание для произвольного кода EC. Задания №3-4 вы сдаете на коллоквиуме, который будет в конце блока, т.е. показываете свои результаты по заданию.

1. Работа с KEGG ORTHOLOGY

Цель данного задания – проверить, являются ли члены разных ортологических рядов KEGG гомологичными белками, и проанализировать их филогенетические отношения.

• В каком-нибудь из метаболических путей (см. список в задании 3) найдите любую реакцию, которую катализирует несколько ортологических рядов белков: не менее двух, но не более четырех (при наведении мыши на EC такой реакции вы увидите список из рядов; один ряд имеет формат идентификатора Kzzzzz). Желательно, чтобы в каждом из рядов было не более 100 белков, иначе будет сложнее работать дальше.

• Сохраните ссылки на страницы этих рядов в БД KEGG ORTHOLOGY и их идентификаторы; приведите их на отчетной странице.

• Сохраните картинку метаболического пути (не для отдельного организма, а общего – Reference Pathway) с данной реакцией покрашенной выбранным вами цветом (см. подсказку к заданию 4); приведите ее на отчетной странице.

• Получите последовательности для каждого ортологического ряда (см. подсказку ниже). Модифицируйте идентификаторы каждого белка так, чтобы они содержали информацию об ортологическом ряде (например, принадлежащие ортологическому ряду K000001 белки XYZ_HUMAN и XYZ_MOUSE должны иметь идентификаторы XYZ_HUMAN|K00001 и XYZ_MOUSE|K00001) – это удобнее всего сделать с помощью простого скрипта на Python. Приведите на отчетной странице идентификаторы ортологических рядов и количество последовательностей в каждом.

• Постройте множественное выравнивание всех последовательностей из всех обнаруженных ортологических рядов с помощью программы Muscle. Сохраните множественное выравнивание и дайте на него ссылку на отчетной странице.

• Откройте множественное выравнивание в программе Jalview (см. руководства по работе с Jalview: ДД, ААл), покрасьте множественное выравнивание с помощью любой окраски, учитывающей природу аминокислотных остатков. Сохраните проект Jalview ('.jvp' или '.jar' в старой версии) и добавьте ссылку на проект на свою отчетную страницу.

• Добавьте в отчет пункт Гомологичность белков в выравнивании и ответьте на вопрос - выровнены ли между собой последовательности, т.е. существует ли множественное выравнивание вообще? Опишите свои наблюдения подробнее.

• Добавьте в отчет пункт Проверка выравнивания и проведите эту проверку по такому плану:

  • Есть ли в выравнивании белки, которые очень плохо выровнены с остальными? Относятся ли они все к отдельному ортологическому ряду? Если да, то удалите эти белки из выравнивания перед следующим шагом и опишите свои действия.

  • Есть ли в выравнивании короткие белки, которые содержат много гэпов в тех участках, где в других последовательностях выравнивания консервативные колонки? Если да, то удалите эти белки из выравнивания перед следующим шагом и опишите на отчетной странице свои действия. ВАЖНО: если в проекте Jalview и в дальнейшей работе останутся такие короткие последовательности, это незачёт!

• Если дерево можно строить, то постройте филогенетическое дерево (программой MEGA, методом Neighbor-Joining, со 100 бутстреп-репликами). Сохраните изображение дерева и приведите его на отчетной странице.

• На основании своих данных ответьте на следующие вопросы:
  • Распадается ли дерево на клады, соответствующими отдельным ортологическим рядам, которые вы рассматривали? Если да, то что можно сказать о величине поддержки бутстрепом ветвей, отделяющих эти клады от остального дерева?
  • Есть ли на дереве тривиальные ветви, длины которых существенно отличаются от длин прочих тривиальных ветвей? Если да, то посмотрите на эти последовательности на выравнивании: насколько хорошо выровнены эти белки?
• Если у вас есть еще какие-то комментарии и соображения, опишите их.

2. Извлечение информации о ферментативной активности из БД ENZYME

Выберите один из следующих EC:

• 1.1.1.1

• 1.2.4.2

• 2.3.3.8

• 5.3.1.9

С помощью базы данных ENZYME найдите информацию об этой ферментативной активности. Расшифруйте каждую цифру EC-кода. Какие участвующие в реакции вещества являются кофакторами или переносчиками различных групп, а какие являются собственно субстратом(ами) и продуктом(ами)? Рассмотрите основное название фермента и альтернативные названия фермента (если они есть). Что отражают альтернативные названия?

3. Работа с KEGG PATHWAY

Выберите для дальнейшей работы один из следующих биохимических путей:

1. Метаболизм инозитолфосфата;
2. Метаболизм простых эфиров (ether);
3. Биосинтез лизина;
4. Метаболизм глутатиона;
5. Метаболизм пантоненовой кислоты и КоА;
6. Биосинтез каротиноидов;

Для выбранного пути сделайте следующее:

• Приведите ссылку на базу данных KEGG с картой метаболического пути.

• Соберите краткую характеристику пути на русском языке (можно посмотреть, что про путь написано на соответствующей странице KEGG, можно посмотреть в учебниках/Википедии): для чего он служит, какие вещества являются для данного пути начальными, а какие - конечными?
• Посмотрите, с какими другими путями выбранный вами путь связан по данным базы KEGG, через какие вещества осуществляется эта связь?
• Из списка организмов, доступных для рассмотрения в БД KEGG, выберите три организма: любую бактерию, любую архею и любого эукариота. Зафиксируйте латинские и русские названия этих организмов. К каким таксономическим группам (филум, класс и т.п.) относятся эти организмы?
• Получите карты KEGG для каждого из этих организмов. Присутствуют ли какие-нибудь ферменты, относимые к данному пути, у каждого из выбранных организмов? Образуют ли они цепи последовательных реакций? На основании этого сделайте предположение о том, способны ли выбранные организмы осуществлять данный путь (целиком, его отдельные части)?

4. Работа с KEGG REACTION

• Для выбранного в задании 3 метаболического пути найдите любую реакцию, в которой принимает участие один из сложных органических кофакторов (см. список на странице семестра).

• Сохраните ссылку на страницу данной реакции в БД KEGG REACTION и ее идентификатор (он имеет формат Rxxxxx).

• Сохраните картинку метаболического пути (не для отдельного организма, а общего – Reference Pathway) с данной реакцией покрашенной выбранным вами цветом (см. подсказку ниже).

• Сохраните изображение реакции с изображениями структурных формул веществ. Подпишите русское название участвующих веществ. Будьте готовы показать на химических структурах те изменения, которые происходят с ними в ходе реакции (аналогичное задание вы получите на контрольной).