Программа BLASTP

Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка в разных БД

Таблица 1. Результаты поиска гипотетических гомологов белка MOEB_ECOLI

Поиск по БД Swiss-Prot Поиск по БД PDB Поиск по БД "nr"

1. Лучшая находка

Идентификатор БД MOEB_ECOLI 1JWB цепь B NP_415347.1

E-value 5e-144 3e-145 8e-143

Вес (в битах) 509 509 509

% идентичности 100% 100% 100%

Найдены ли другие белки с теми же значениями E-value и веса в битах?
Если найдены, то укажите общее число и приведите один идентификатор (любой, но желательно Swiss-Prot ID) не найдены не найдены не найдены

2. Сколько хороших кандидатов в гомологи найдено? (число находок в списке описаний, Descriptions, с E-value < 1E-10) 37 6 1896

2. "Худшая" находка (последняя в выдаче с E-value < 1)

Номер находки в списке описаний (Descriptions) 120 21 3486

Идентификатор БД PDXB_SHELP 2GAG цепь B YP 002603283.1

E-value 0.91 0.71 0.98

Вес (в битах) 33.9 30.0 37.7

% идентичности 31% 32% 25%

% сходства 43% 53% 43%

Длина выравнивания 112 56 81

Координаты выравнивания (номера первых и последних а.о.) 26-137 в MOEB_ECOLI
112-216 в PDXB_SHELP
21-75 в MOEB_ECOLI
11-66 в 2GAG цепь B 50-130 в MOEB_ECOLI
62-142 в YP 002603283.1

% гэпов 6% 1% 0%

изучаемый белок удалось найти в Swiss-Prot , а его структуру в PDB, в "nr" белка не оказалось;

параметры выравнивания изучаемого белка с самим собой при поиске по разным БД совпадают за исключением E-value, так как при расчете E-value учитывается объем банка данных. Так, меньшим E-value получился в банке PDB (из рассмотренных БД он содержит меньше всего записей) - 3е-145, а в Swiss-Prot большим (этот банк содержит примерно в десять раз больше записей, чем PDB) - 5е-144. В "nr" изучаемого белка не оказалось;

число потенциальных гомологов при поиске по разным БД меньшим оказалось в PDB и большим в "nr", что связано с объемами банков (чем больше банк, тем больше вероятность найти потенциальных гомологов);

"худшие" находки при поиске по разным БД не совпадают. Это связано с разными объемами БД. Если выбирать из "худших" находок самую хорошую только сравнивая E-value из таблицы выше, то таковой будет находка из PDB (0,71 < 0,91 < 0,98). Но если учитывать, что находка из "nr" в двух остальных банках имела бы намного меньший E-value (т.е. была бы лучшей), то самой хорошей из "худших" находок можно считать находку из "nr";

Поиск гипотетических гомологов изучаемого белка с фильтром по таксонам

Задача — для изучаемого белка E. coli найти лучшего гомолога в организмах таксона, филогенетически как можно более далекого от E. coli.
Для исследования предлагаются следующие таксоны: Homo sapiens, Archaea, Actinobacteria, Alteromonadales, Vibrionaceae (приведены в порядке приближения к E. coli). В этом же порядке проверяйте на наличие гипотетического гомолога (критерий: E-value<0,001).
В организмах таксона Homo sapiens лучший гомолог - MOCS3_HUMAN (Molybdenum cofactor synthesis protein 3). Его E-value 1e-46, вес в битах 182, идентичность - 45%, сходство - 60%, гэпов - 1%, координаты выравнивания: 2-233 в MOEB_ECOLI, 53-285 в MOCS3_HUMAN, длина выравнивания - 234.

Поиск белка по его фрагменту

VLAPIVGIVGCIQALEAIKVRLKIGK - фрагмент белка.
>sp|P45211|MOEB_HAEIN Molybdopterin biosynthesis protein moeB
MIELSHEEELRYNRQIILKSVDFDGQEKLKASKMLIVGLGGLGCAASQYLAAAGVGNLTLLDFDTVSLSN
LQRQVLHCDARLNMPKVESAKIALEQINPHINIETINAKLDEEKLAEIIPHFDIVLDCTDNVEIRNQLDR
QCNHMKVPLISGAAIRMEGQVSVFTYEPNTPTYRDLSKLFRQNVLSCVEAGVLAPIVGIVGCIQALEAIK
VRLKIGKNLCGRLLMIDGFSMNIREIKLPTNME
Таблица 2. Результаты поиска белка в Swiss-Prot по фрагменту последовательности

Поиск по фрагменту Поиск по полной
последовательности

АС лучшей находки P45211 P45211

E-value 1e-16 5e-140

Вес (в битах) 82.9 496

Найдены ли другие белки с теми же значениями E-value и веса в битах?
не найдены не найдены

Лучшей находкой является один и тот же белок, только E-value и вес во втором случае намного лучше, так как длина полной последовательности больше длины фрагмента, а значит и совпадение полной последовательности с полной последовательностью лучше, чем фрагмента с полной последовательностью.

На втором месте находится мой белок MOEB_ECOLI. Выравнивание:
MOEB_HAEIN  1    MIELSHEEELRYNRQIILKSVDFDGQEKLKASKMLIVGLGGLGCAASQYLAAAGVGNLTL  60
                 M ELS +E LRYNRQIIL+  DFDGQE LK S++LIVGLGGLGCAASQYLA+AGVGNLTL
MOEB_ECOLI  1    MAELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYLASAGVGNLTL  60
MOEB_HAEIN  61   LDFDTVSLSNLQRQVLHCDARLNMPKVESAKIALEQINPHINIETINAKLDEEKLAEIIP  120
                 LDFDTVSLSNLQRQ LH DA +  PKVESA+ AL +INPHI I  +NA LD+ +LA +I
MOEB_ECOLI  61   LDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINPHIAITPVNALLDDAELAALIA  120
MOEB_HAEIN  121  HFDIVLDCTDNVEIRNQLDRQCNHMKVPLISGAAIRMEGQVSVFTYEPNTPTYRDLSKLF  180
                   D+VLDCTDNV +RNQL+  C   KVPL+SGAAIRMEGQ++VFTY+   P YR LS+LF
MOEB_ECOLI  121  EHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPLVSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF  180
MOEB_HAEIN  181  RQNVLSCVEAGVLAPIVGIVGCIQALEAIKVRLKIGKNLCGRLLMIDGFSMNIREIKLPT  240
                  +N L+CVEAGV+AP++G++G +QA+EAIK+    GK   G+++M D  +   RE+KL 
MOEB_ECOLI  181  GENALTCVEAGVMAPLIGVIGSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKLMR  240
MOEB_HAEIN  241  N  241
                 N
MOEB_ECOLI  241  N  241

(жирным шрифтом указан фрагмент выравнивания в GeneDoc)
Вот выравнивание, сделанное мной в GeneDoc:

Если учитывать, что "V", стоящий напротив "V" в полном выравнивании, не входил в короткую последовательность, то выравнивания совпали.

Сравнение выравниваний, выданных программой BLASTP, с оптимальными глобальным и локальным выравниваниями.

C помощью програм needle и water получим получу оптимальное глобальное и локальное выравнивания белков MOEB_HAEIN и MOEB_ECOLI, установив штрафы такие же как в BLASTP (за открытие пропуска - 11, за продолжение - 1).

Выравнивание BLASTP:
Score =  319 bits (817),
Expect = 1e-86,
Identities = 154/241 (63%)
Positives = 189/241 (78%),
Gaps = 0/241 (0%)
MOEB_HAEIN  1    MIELSHEEELRYNRQIILKSVDFDGQEKLKASKMLIVGLGGLGCAASQYLAAAGVGNLTL  60
                 M ELS +E LRYNRQIIL+  DFDGQE LK S++LIVGLGGLGCAASQYLA+AGVGNLTL
MOEB_ECOLI  1    MAELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYLASAGVGNLTL  60
MOEB_HAEIN  61   LDFDTVSLSNLQRQVLHCDARLNMPKVESAKIALEQINPHINIETINAKLDEEKLAEIIP  120
                 LDFDTVSLSNLQRQ LH DA +  PKVESA+ AL +INPHI I  +NA LD+ +LA +I
MOEB_ECOLI  61   LDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINPHIAITPVNALLDDAELAALIA  120
MOEB_HAEIN  121  HFDIVLDCTDNVEIRNQLDRQCNHMKVPLISGAAIRMEGQVSVFTYEPNTPTYRDLSKLF  180
                   D+VLDCTDNV +RNQL+  C   KVPL+SGAAIRMEGQ++VFTY+   P YR LS+LF
MOEB_ECOLI  121  EHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPLVSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF  180
MOEB_HAEIN  181  RQNVLSCVEAGVLAPIVGIVGCIQALEAIKVRLKIGKNLCGRLLMIDGFSMNIREIKLPT  240
                  +N L+CVEAGV+AP++G++G +QA+EAIK+    GK   G+++M D  +   RE+KL 
MOEB_ECOLI  181  GENALTCVEAGVMAPLIGVIGSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKLMR  240
MOEB_HAEIN  241  N  241
                 N
MOEB_ECOLI  241  N  241
Оптимальное глобальное выравнивание:
# Aligned_sequences: 2
# 1: MOEB_HAEIN
# 2: MOEB_ECOLI
# Matrix: EBLOSUM62
# Gap_penalty: 11.0
# Extend_penalty: 1.0

# Length: 249
# Identity:     154/249 (61.8%)
# Similarity:   189/249 (75.9%)
# Gaps:           6/249 ( 2.4%)
# Score: 784.0
MOEB_HAEIN         1 MIELSHEEELRYNRQIILKSVDFDGQEKLKASKMLIVGLGGLGCAASQYL     50
 		     |.|||.:|.|||||||||:..||||||.||.|::||||||||||||||||
MOEB_ECOLI         1 MAELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYL     50
MOEB_HAEIN        51 AAAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQVLHCDARLNMPKVESAKIALEQINPH    100
 		     |:||||||||||||||||||||||.||.||.:..||||||:.||.:||||
MOEB_ECOLI        51 ASAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINPH    100
MOEB_HAEIN       101 INIETINAKLDEEKLAEIIPHFDIVLDCTDNVEIRNQLDRQCNHMKVPLI    150
 		     |.|..:||.||:.:||.:|...|:||||||||.:||||:..|...||||:
MOEB_ECOLI       101 IAITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPLV    150
MOEB_HAEIN       151 SGAAIRMEGQVSVFTYEPNTPTYRDLSKLFRQNVLSCVEAGVLAPIVGIV    200
 		     ||||||||||::||||:...|.||.||:||.:|.|:||||||:||::|::
MOEB_ECOLI       151 SGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLFGENALTCVEAGVMAPLIGVI    200
MOEB_HAEIN       201 GCIQALEAIKVRLKIGKNLCGRLLMIDGFSMNIREIKLPTNME------    243
 		     |.:||:||||:....||...|:::|.|..:...||:||..|.. 
MOEB_ECOLI       201 GSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKLMRNPGCEVCGQ    249
Длина выравнивания в needle больше длины выравнивания BLASTP. В нем присутстуют на конце 8 колонок, которые не представлены в выравнивании BLASTP. В позициях с 1 по 241 выравнивания полностью совпадают.

Оптимальное локальное выравнивание:
# Aligned_sequences: 2
# 1: MOEB_HAEIN
# 2: MOEB_ECOLI
# Matrix: EBLOSUM62
# Gap_penalty: 11.0
# Extend_penalty: 1.0

# Length: 241
# Identity:     154/241 (63.9%)
# Similarity:   189/241 (78.4%)
# Gaps:           0/241 ( 0.0%)
# Score: 788.0
 		    
MOEB_HAEIN         1 MIELSHEEELRYNRQIILKSVDFDGQEKLKASKMLIVGLGGLGCAASQYL     50
 		     |.|||.:|.|||||||||:..||||||.||.|::||||||||||||||||
MOEB_ECOLI         1 MAELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYL     50
MOEB_HAEIN        51 AAAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQVLHCDARLNMPKVESAKIALEQINPH    100
 		     |:||||||||||||||||||||||.||.||.:..||||||:.||.:||||
MOEB_ECOLI        51 ASAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINPH    100
MOEB_HAEIN       101 INIETINAKLDEEKLAEIIPHFDIVLDCTDNVEIRNQLDRQCNHMKVPLI    150
 		     |.|..:||.||:.:||.:|...|:||||||||.:||||:..|...||||:
MOEB_ECOLI       101 IAITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPLV    150
MOEB_HAEIN       151 SGAAIRMEGQVSVFTYEPNTPTYRDLSKLFRQNVLSCVEAGVLAPIVGIV    200
 		     ||||||||||::||||:...|.||.||:||.:|.|:||||||:||::|::
MOEB_ECOLI       151 SGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLFGENALTCVEAGVMAPLIGVI    200
MOEB_HAEIN       201 GCIQALEAIKVRLKIGKNLCGRLLMIDGFSMNIREIKLPTN    241
 		     |.:||:||||:....||...|:::|.|..:...||:||..|
MOEB_ECOLI       201 GSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKLMRN    241
Внешне выравнивыние BLASTP не отличается от оптимального локального выравнивания.

Сравним параметры трех выравниваний:

Сравним полученные значения выравниваний:

Параметр BLASTP needle water

Длина 241 249 241

Идентичность 154/241 (63%) 154/249 (61.8%) 154/241 (63.9%)

Сходство 189/241 (78%) 189/249 (75.9%) 189/241 (78.4%)

Гэпы 0/241 (0%) 6/249 ( 2.4%) 0/241 ( 0.0%)

Вес 817 784 788

Параметры выравнивания BLAST и выравнивание в water немного отличаются, так как BLASTP округляет значения идентичности и сходства. При приблизительно равных параметрах этих двух выравниваний вес их отличается довольно сильно. Так как гэпов ни там, ни там не обнаружено (в обратном случае различие можно было бы объяснить лишним учетом штрафа за открытие пропуска в BLASTP при расчете веса), то остается предположить, что это связано с тем, что BLASTP использует матрицу BLOSUM62, а needle и water - EBLOSUM62. Другие параметры выравнивания в needle объясняются большей длиной выравнивания.