Программы выравнивания последовательностей пакета EMBOSS.
- Построить полное (глобальное) оптимальное выравнивание с помощью программы needle пакета EMBOSS
- Построить локальное (частичное) оптимальное выравнивание тех же последовательностей с помощью программы water пакета EMBOSS
- Сравнить полученные выравнивания
- есть ли хотя бы один пример того, что одной и той же позиции первой последовательности в разных глобальных выравниваниях сопоставлены разные позиции второй последовательности?
- есть ли хотя бы один пример того, что одной и той же позиции первой последовательности в разных локальных выравниваниях сопоставлены разные позиции второй последовательности?
- есть ли хотя бы один пример того, что в одном глобальном выравнивании какой-либо позиции первой последовательности сопоставлена некоторая позиция второй, а в другом выравнивании против той же позиции оказался пропуск?
- есть ли хотя бы один пример того, что в одном локальном выравнивании какой-либо позиции первой последовательности сопоставлена некоторая позиция второй, а в другом выравнивании против той же позиции оказался пропуск?
- соответствуют ли оптимальные локальные выравнивания, построенными с использованием разных параметров, одним и тем же фрагментам последовательностей?
- совпадают ли локальные выравнивания с соответствующими частями глобальных выравниваний?
Даны два белка: изучаемый MOEB_ECOLI и родственный ему MOCS3_HUMAN.
С помощью программы needle пакета EMBOSS построил глобальное выравнивание последовательностей этих двух белков:
Глобальное выравнивание со стандартными штрафами за гэпы (10 - открытие, 0,5 - продолжение) (.needle), (.msf)
Глобальное выравнивание со штрафами за гэпы, увеличенными в два раза (20 - 1) (.needle), (.msf)
Даны два белка: изучаемый MOEB_ECOLI и родственный ему MOCS3_HUMAN.
С помощью программы water пакета EMBOSS построил локальное выравнивание последовательностей этих двух белков:
Локальное выравнивание со стандартными штрафами за гэпы (10 - открытие, 0,5 - продолжение) (.water), (.msf)
Локальное выравнивание со штрафами за гэпы, увеличенными в два раза (20 - 1)(.water), (.msf)
Локальное выравнивание со штрафами за гэпы, уменьшенными в два раза (5 - 0,25)(.water), (.msf)
Глобальное выравнивание со стандартными штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 0 -------------------------------------------------- 0 MOCS3_HUMAN 1 MASREEVLALQAEVAQREEELNSLKQKLASALLAEQEPQPERLVPVSPLP 50MOEB_ECOLI 1 -MAELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQY 49 .|.||..|:|||:||::|......||..|..:.|||||.|||||..:|| MOCS3_HUMAN 51 PKAALSRDEILRYSRQLVLPELGVHGQLRLGTACVLIVGCGGLGCPLAQY 100MOEB_ECOLI 50 LASAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINP 99 ||:||||.|.|:|:|.|.:|||.||.||.:|..||.|..||..:|.|:|. MOCS3_HUMAN 101 LAAAGVGRLGLVDYDVVEMSNLARQVLHGEALAGQAKAFSAAASLRRLNS 150MOEB_ECOLI 100 HIAITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPL 149 .:...|....|..|....|:..:|:|.||:|||..|..:|..|..|..|| MOCS3_HUMAN 151 AVECVPYTQALTPATALDLVRRYDVVADCSDNVPTRYLVNDACVLAGRPL 200MOEB_ECOLI 150 VSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVEAGVMA 194 ||.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.:.||:. MOCS3_HUMAN 201 VSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCADGGVLG 246MOEB_ECOLI 195 PLIGVIGSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKL-MRNPG 243 .:.||:|.|||:|.:|:.||.|...||.::::||:...||.::| .|... MOCS3_HUMAN 247 VVTGVLGCLQALEVLKIAAGLGPSYSGSLLLFDALRGHFRSIRLRSRRLD 296MOEB_ECOLI 244 CEVCGQ-------------------------------------------- 249 |..||: MOCS3_HUMAN 297 CAACGERPTVTDLLDYEAFCGSSATDKCRSLQLLSPEERVSVTDYKRLLD 346MOEB_ECOLI 249 -------------------------------------------------- 249 MOCS3_HUMAN 347 SGAFHLLLDVRPQVEVDICRLPHALHIPLKHLERRDAESLKLLKEAIWEE 396MOEB_ECOLI 249 -------------------------------------------------- 249 MOCS3_HUMAN 397 KQGTQEGAAVPIYVICKLGNDSQKAVKILQSLSAAQELDPLTVRDVVGGL 446MOEB_ECOLI 249 -------------- 249 MOCS3_HUMAN 447 MAWAAKIDGTFPQY 460
Глобальное выравнивание с в два раза большими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 0 -------------------------------------------------- 0 MOCS3_HUMAN 1 MASREEVLALQAEVAQREEELNSLKQKLASALLAEQEPQPERLVPVSPLP 50MOEB_ECOLI 1 -MAELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQY 49 .|.||..|:|||:||::|......||..|..:.|||||.|||||..:|| MOCS3_HUMAN 51 PKAALSRDEILRYSRQLVLPELGVHGQLRLGTACVLIVGCGGLGCPLAQY 100MOEB_ECOLI 50 LASAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINP 99 ||:||||.|.|:|:|.|.:|||.||.||.:|..||.|..||..:|.|:|. MOCS3_HUMAN 101 LAAAGVGRLGLVDYDVVEMSNLARQVLHGEALAGQAKAFSAAASLRRLNS 150MOEB_ECOLI 100 HIAITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPL 149 .:...|....|..|....|:..:|:|.||:|||..|..:|..|..|..|| MOCS3_HUMAN 151 AVECVPYTQALTPATALDLVRRYDVVADCSDNVPTRYLVNDACVLAGRPL 200MOEB_ECOLI 150 VSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCL--SRLFGENALTCVEAGVMAPLI 197 ||.:|:|.||||||:.| ||.|||||: .....|....|.:.||:..:. MOCS3_HUMAN 201 VSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRCIFPQPPPAETVTNCADGGVLGVVT 249MOEB_ECOLI 198 GVIGSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKL-MRNPGCEV 246 ||:|.|||:|.:|:.||.|...||.::::||:...||.::| .|...|.. MOCS3_HUMAN 250 GVLGCLQALEVLKIAAGLGPSYSGSLLLFDALRGHFRSIRLRSRRLDCAA 299MOEB_ECOLI 247 CGQ----------------------------------------------- 249 ||: MOCS3_HUMAN 300 CGERPTVTDLLDYEAFCGSSATDKCRSLQLLSPEERVSVTDYKRLLDSGA 349MOEB_ECOLI 249 -------------------------------------------------- 249 MOCS3_HUMAN 350 FHLLLDVRPQVEVDICRLPHALHIPLKHLERRDAESLKLLKEAIWEEKQG 399MOEB_ECOLI 249 -------------------------------------------------- 249 MOCS3_HUMAN 400 TQEGAAVPIYVICKLGNDSQKAVKILQSLSAAQELDPLTVRDVVGGLMAW 449MOEB_ECOLI 249 ----------- 249 MOCS3_HUMAN 450 AAKIDGTFPQY 460
Локальное выравнивание со стандартными штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 2 AELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYLA 51 |.||..|:|||:||::|......||..|..:.|||||.|||||..:|||| MOCS3_HUMAN 53 AALSRDEILRYSRQLVLPELGVHGQLRLGTACVLIVGCGGLGCPLAQYLA 102MOEB_ECOLI 52 SAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINPHI 101 :||||.|.|:|:|.|.:|||.||.||.:|..||.|..||..:|.|:|..: MOCS3_HUMAN 103 AAGVGRLGLVDYDVVEMSNLARQVLHGEALAGQAKAFSAAASLRRLNSAV 152MOEB_ECOLI 102 AITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPLVS 151 ...|....|..|....|:..:|:|.||:|||..|..:|..|..|..|||| MOCS3_HUMAN 153 ECVPYTQALTPATALDLVRRYDVVADCSDNVPTRYLVNDACVLAGRPLVS 202MOEB_ECOLI 152 GAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVEAGVMAPL 196 .:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.:.||:..: MOCS3_HUMAN 203 ASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCADGGVLGVV 248MOEB_ECOLI 197 IGVIGSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKL-MRNPGCE 245 .||:|.|||:|.:|:.||.|...||.::::||:...||.::| .|...|. MOCS3_HUMAN 249 TGVLGCLQALEVLKIAAGLGPSYSGSLLLFDALRGHFRSIRLRSRRLDCA 298MOEB_ECOLI 246 VCGQ 249 .||: MOCS3_HUMAN 299 ACGE 302
Локальное выравнивание с в два раза большими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 2 AELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYLA 51 |.||..|:|||:||::|......||..|..:.|||||.|||||..:|||| MOCS3_HUMAN 53 AALSRDEILRYSRQLVLPELGVHGQLRLGTACVLIVGCGGLGCPLAQYLA 102MOEB_ECOLI 52 SAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRINPHI 101 :||||.|.|:|:|.|.:|||.||.||.:|..||.|..||..:|.|:|..: MOCS3_HUMAN 103 AAGVGRLGLVDYDVVEMSNLARQVLHGEALAGQAKAFSAAASLRRLNSAV 152MOEB_ECOLI 102 AITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFAAKVPLVS 151 ...|....|..|....|:..:|:|.||:|||..|..:|..|..|..|||| MOCS3_HUMAN 153 ECVPYTQALTPATALDLVRRYDVVADCSDNVPTRYLVNDACVLAGRPLVS 202MOEB_ECOLI 152 GAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCL--SRLFGENALTCVEAGVMAPLIGV 199 .:|:|.||||||:.| ||.|||||: .....|....|.:.||:..:.|| MOCS3_HUMAN 203 ASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRCIFPQPPPAETVTNCADGGVLGVVTGV 251MOEB_ECOLI 200 IGSLQAMEAIKMLAGYGKPASGKIVMYDAMTCQFREMKL-MRNPGCEVCG 248 :|.|||:|.:|:.||.|...||.::::||:...||.::| .|...|..|| MOCS3_HUMAN 252 LGCLQALEVLKIAAGLGPSYSGSLLLFDALRGHFRSIRLRSRRLDCAACG 301MOEB_ECOLI 249 Q 249 : MOCS3_HUMAN 302 E 302
Локальное выравнивание с в два раза меньшими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 2 AELSDQEMLRYNRQIILRGFDFDGQEALKDSRVLIVGLGGLGCAASQYLA 51 |.||..|:|||:||::|......||..|..:.|||||.|||||..:|||| MOCS3_HUMAN 53 AALSRDEILRYSRQLVLPELGVHGQLRLGTACVLIVGCGGLGCPLAQYLA 102MOEB_ECOLI 52 SAGVGNLTLLDFDTVSLSNLQRQTLHSDATVGQPKVESARDALTRIN--- 98 :||||.|.|:|:|.|.:|||.||.||.:|..||.|..||..:|.|:| MOCS3_HUMAN 103 AAGVGRLGLVDYDVVEMSNLARQVLHGEALAGQAKAFSAAASLRRLNSAV 152MOEB_ECOLI 99 ---PHI-AITPVNALLDDAELAALIAEHDLVLDCTDNVAVRNQLNAGCFA 144 |:. |:||..|| | |:..:|:|.||:|||..|..:|..|.. MOCS3_HUMAN 153 ECVPYTQALTPATAL--D-----LVRRYDVVADCSDNVPTRYLVNDACVL 195MOEB_ECOLI 145 AKVPLVSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVE 189 |..||||.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.: MOCS3_HUMAN 196 AGRPLVSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCAD 241MOEB_ECOLI 190 AGVMAPLIGVIGSLQAMEAIKMLAGYGKPA-SGKIVMYDAMTCQFREMKL 238 .||:..:.||:|.|||:|.:|:.||.| |: ||.::::||:...||.::| MOCS3_HUMAN 242 GGVLGVVTGVLGCLQALEVLKIAAGLG-PSYSGSLLLFDALRGHFRSIRL 290MOEB_ECOLI 239 -MRNPGCEVCGQ 249 .|...|..||: MOCS3_HUMAN 291 RSRRLDCAACGE 302
Такие примеры есть. Например, в выравнивании со стандартными штрафами за гэпы 180-й позиции в последовательности MOEB_ECOLI соответствует 227 позиция в последовательности MOCS3_HUMAN (F-F), а в выравнивании с удвоенными штрафами за гэпы той же 180-й позиции в MOEB_ECOLI соответствует 232 позиция в MOCS3_HUMAN (F-P). Это обусловлено тем, что во втором выравнивании штафы за гэпы удвоены, поэтому для достижения большего веса количество гэпов пришлось уменьшить, и напротив 180-го а.о. в MOEB_ECOLI вместо 227-го а.о. в MOCS3_HUMAN оказался уже 232-й.
Со стандартными штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 150 VSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVEAGVMA 194 ||.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.:.||:. MOCS3_HUMAN 201 VSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCADGGVLG 246С в два раза большими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 150 VSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCL--SRLFGENALTCVEAGVMAPLI 197 ||.:|:|.||||||:.| ||.|||||: .....|....|.:.||:..:. MOCS3_HUMAN 201 VSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRCIFPQPPPAETVTNCADGGVLGVVT 249
Есть. В локальном выравнивании со стандартными штрафами за гэпы 180-й позиции в MOEB_ECOLI соответствует 227-я позиция в MOCS3_HUMAN. В локальном выравнивании с в два раза большими штрафами за гэпы для получения большего веса количество гэпов пришлось ученьшить, и напротив 180-го а.о. в MOEB_ECOLI оказался 232-й а.о. в MOCS3_HUMAN. В локальном выравнивании с в два раза меньшими штрафами за гэпы длина выравнивания, конечно же, увеличилась, так как увеличилось и количество гэпов, но это не помешало 227-му а.о. в MOCS3_HUMAN оказаться напротив 180-го а.о. в MOEB_ECOLI, как и в выравнивании со стандартными штрафами за гэпы.
Со стандартными штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 152 GAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVEAGVMAPL 196 .:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.:.||:..: MOCS3_HUMAN 203 ASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCADGGVLGVV 248С в два раза большими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 152 GAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCL--SRLFGENALTCVEAGVMAPLIGV 199 .:|:|.||||||:.| ||.|||||: .....|....|.:.||:..:.|| MOCS3_HUMAN 203 ASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRCIFPQPPPAETVTNCADGGVLGVVTGV 251С в два раза меньшими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 145 AKVPLVSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVE 189 |..||||.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.: MOCS3_HUMAN 196 AGRPLVSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCAD 241
Есть. В глобальном выравнивании со стандартными штрафами за гэпы напротив 176-го а.о. в MOEB_ECOLI стоит гэп, а в глобальном выравнивании с удвоенными штрафами за гэпы из-за того, что число гэпов пришлось уменьшить для достижения большего веса, 176-й позиции в MOEB_ECOLI сопоставлена 226-я позиция в MOCS3_HUMAN.
Со стандартными штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 150 VSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVEAGVMA 194 ||.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.:.||:. MOCS3_HUMAN 201 VSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCADGGVLG 246С в два раза большими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 150 VSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCL--SRLFGENALTCVEAGVMAPLI 197 ||.:|:|.||||||:.| ||.|||||: .....|....|.:.||:..:. MOCS3_HUMAN 201 VSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRCIFPQPPPAETVTNCADGGVLGVVT 249
Есть. В локальном выравнивании со стандартными штрафами штрафами за гэпы напротив 176-го а.о. в MOEB_ECOLI стоит гэп. В локальном выравнивании с в два раза большими штрафами за гэпы для достижения большего веса количество гэпов стало меньше, и напротив 176-й позиции в MOEB_ECOLI оказалась 226 позиция в MOCS3_HUMAN. В локальном выравнивании с в два раза меньшими штрафами за гэпы число гэпов увеличилось, и напротив 176-го а.о. в MOEB_ECOLI оказалася гэп, как и в выравнивании сос стандартными штрафами.
Со стандартными штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 152 GAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVEAGVMAPL 196
.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.:.||:..:
MOCS3_HUMAN 203 ASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCADGGVLGVV 248
С в два раза большими штрафами за гэпы:MOEB_ECOLI 152 GAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCL--SRLFGENALTCVEAGVMAPLIGV 199
.:|:|.||||||:.| ||.|||||: .....|....|.:.||:..:.||
MOCS3_HUMAN 203 ASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRCIFPQPPPAETVTNCADGGVLGVVTGV 251С в два раза меньшими штрафами за гэпы:
MOEB_ECOLI 145 AKVPLVSGAAIRMEGQITVFTYQDGEPCYRCLSRLF-----GENALTCVE 189 |..||||.:|:|.||||||:.| ||.||||| :| .|....|.: MOCS3_HUMAN 196 AGRPLVSASALRFEGQITVYHY-DGGPCYRC---IFPQPPPAETVTNCAD 241
Как видно из локальных выравниваний, построенных с использованием разных параметров (смотреть выше), все они соответствуют одним и тем же фрагментам последовательностей: 2-240 в MOEB_ECOLI и 53-302 в MOCS3_HUMAN.
Локальное выравнивание со стандартными штрафами за гэпы совпадает с соответствующей частью глобального выравнивания со стандартными штрафами за гэпы. Локальное выравнивание с в два раза большими штрафами за гэпы тоже совпадает с соответствующей частью глобального выравнивания с в два раза большими штрафами за гэпы.
Дополнительные задания
- Построить карту локального сходства заданных последовательностей с помощью программы dotmatcher пакета EMBOSS
С помощью программы dotmatcher построил карту локального сходства последовательностей MOEB_ECOLI и MOCS3_HUMAN. Линия показывает нам сходные фрагменты двух последовательностей. Видно, что длина последовательности MOCS3_HUMAN больше длины последовательности MOEB_ECOLI.
©2008 Михальченко Алексей