Исследование филогенетического дерева белков семейства MIP из Lactobacillales и Actinobacteridae

Составление выборки белков семейства MIP

С помощью SRS в базе данных UniProt были найдены аминокислотные последовательности , необходимые для составления следующих трех выборок белков семейства MIP (идентификатор Pfam PF00230 ):

белки семейства MIP из таксонов Lactobacillales и Actinobacteridae
все белки семейства MIP из архей
внешняя группа (outgroup) - Q65YQ3_CHICK, Q5W916_BOMMO, AQP3_HUMAN

Список всех организмов, которым принадлежат белковые последовательности трех указанных выборок, можно посмотреть здесь .

Анализ полученого филогенетического дерева для нахождения ортологов и паралогов среди рассматриваемых белков

С помощью программы ClustalX по алгоритму ближайших соседей (Neighbour-Joining) было реконструировано филогенетическое дерево белков семейства MIP из трех вышеуказанных выборок.

Для нахождения ортологов и паралогов в качестве контроля было использовано таксономическое дерево, включающее все организмы, которым принадлежат рассматриваемые белки (ветки, соответствующие бактериальным белкам окрашены в зеленый цвет, а ветки, соответствующие белкам архей - в красный цвет):

При сопоставлении двух деревьев было получено следующее филогенетическое дерево:

Пары наиболее вероятных ортологов:

Номер пары	Ортологи	Организм	Цвет
1	Q97XW0_SULSO Q4J7A1_SULAC	SULFOLOBUS SOLFATARICUS SULFOLOBUS ACIDOCALDARIUS	темно-фиолетовый
2	Q833U8_ENTFA Q88XM5_LACPL	ENTEROCOCCUS FAECALIS (STREPTOCOCCUS FAECALIS) LACTOBACILLUS PLANTARUM	синий
3	GLPF_STRPN Q48XC8_STRP1	STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE STREPTOCOCCUS PYOGENES SEROTYPE M1	оранжевый
4	Q833L8_ENTFA Q3Y0P0_ENTFC	ENTEROCOCCUS FAECALIS (STREPTOCOCCUS FAECALIS) ENTEROCOCCUS FAECIUM DO	розовый
5	Q6A5F2_PROAC Q6AGR1_LEIXX	PROPIONIBACTERIUM ACNES LEIFSONIA XYLI SUBSP. XYLI	зеленый
6	Q88ZE9_LACPL Q6A550_LACRH	LACTOBACILLUS PLANTARUM LACTOBACILLUS RHAMNOSUS	темно-синий
7	Q88ZX3_LACPL Q5FJ63_LACAC	LACTOBACILLUS PLANTARUM LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS	сиреневый
8	Q3WI70_9ACTO Q4NFU2_9MICC	FRANKIA SP. EAN1PEC ARTHROBACTER SP. FB24	светло-зеленый
9	Q8DVS1_STRMU Q3JZG3_STRA1	STREPTOCOCCUS MUTANS STREPTOCOCCUS AGALACTIAE SEROTYPE IA	голубой
10	Q74KQ1_LACJO Q5FIR3_LACAC	LACTOBACILLUS JOHNSONII LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS	светло-розовый
11	Q5YZZ9_NOCFA Q53IF9_STRGR	NOCARDIA FARCINICA STREPTOMYCES GRISEUS SUBSP. GRISEUS	красный
12	Q97P66_STRPN Q836C3_ENTFA	STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE ENTEROCOCCUS FAECALIS (STREPTOCOCCUS FAECALIS)	желтый

Пары ортологов определялись по наличию общего предка и по соответствию между их последовательностью ответвления на полученном филогенетическом дереве и последовательностью ответвления организмов,которым они принадлежат на таксономическом дереве. Из представленных в таблице данных видно, что среди найденных ортологов есть как белки, принадлежащие одному роду, так и более интересные белки, принадлежащие разным родам Lactobacillales или Actinobacteridae (пары 2, 5, 8, 11, 12). Пары явных ортологов, один из которых принадлежал бы Lactobacillales, а второй - Actinobacteridae, не были определены.

Пары наиболее вероятных паралогов:

Номер пары	Паралоги	Организм
1	Q88ZX3_LACPL Q890C5_LACPL	LACTOBACILLUS PLANTARUM LACTOBACILLUS PLANTARUM
2	Q890C5_LACPL Q88XM5_LACPL	LACTOBACILLUS PLANTARUM LACTOBACILLUS PLANTARUM
3	Q827G0_STRAW Q828K4_STRAW	STREPTOMYCES AVERMITILIS STREPTOMYCES AVERMITILIS
4	Q40UT5_KINRA Q415P5_KINRA	KINEOCOCCUS RADIOTOLERANS SRS30216 KINEOCOCCUS RADIOTOLERANS SRS30216
5	Q8G6B0_BIFLO Q8G761_BIFLO	BIFIDOBACTERIUM LONGUM BIFIDOBACTERIUM LONGUM

Ветки, соответствующие паралогам, окрашены на рисунке филогенетического дерева в коричневый цвет (кроме тех веток, которые одновременно являются ортологами в другой паре).

Паралоги возникают в результате дупликации одного гена в одном организме. Поэтому данные пары белков являются вероятными паралогами, так как они принадлежат одному и тому же организму.