Зачетное задание

Задание

Был получен фрагмент генома Regiella insecticola из записи EMBL AC192956 с заданным началом (35001), длиной 7000 нуклеотидов. Определим, где в этом фрагменте закодированы белки, похожие на известные белки бактерии Escherichia coli штамма K12.

1. Инструменты для решения поставленной задачи.

   Полный протеом E. coli получим из Swiss-Prot:
   

   seqret sw:*_ECOLI

   В результате был получен файл с последовательностью всех белков бактерии.
   Создадим индексные файлы для поиска программами пакета BLAST:

   formatdb -i 3mg1_ecoli.fasta -p T -n ec

2. Получение всех открытых рамок считывания длиной не менее 240 нуклеотидов.

   Воспользуемся программой getorf из пакета EMBOSS, используя стандартный для бактерий (bacterial) генетический код и считая открытой рамкой последовательность, начинающуюся со старт-кодона и заканчивающуюся стоп-кодоном:

   getorf -table 11 -minsize 240 -find 1 -sequence AC192956.fasta

   Получаем файл с 15 открытым рамками считывания.

3. Поиск сходных последовательностей.

   Воспользуемся программой Blastp, Ограничим поиск по E-value: E-value < 0.001

   blastall -p blastp -d ec -i ac192956.orf -m 8 -e 0.001 -o homologs.txt

   Получен файл со списком находок. Каждая строчка таблицы начинается названием рамки считывания, полученной в результате трансляции фрагмента генома. Далее каждая строчка содержит информацию о найденной сходной последовательности в протеоме E. coli, среди которой и E-value находки.
   Скрипт для подсчёта числа находок для каждой рамки считывания. Файл, полученный с помощью скрипта, представляет собой столбец чисел, каждое из которых - количество находок для каждой рамки считывания. Результат всей работы представлен в таблице Excel.

   Рамка считывания	№ начала во фрагменте	№ конца во фрагменте	Направление	Число сходных последовательностей в протеоме E. coli с E-value < 0.001	Идентификатор самого близкого из найденных белков E. coli	E-value находки
   AC192956_1	1	336	прямое	1	SYP_ECOLI	6E-31
   AC192956_2	278	1297	прямое	4	TALB_ECOLI	4E-150
   AC192956_3	1432	2427	прямое	5	SYK3_ECOLI	5E-126
   AC192956_6	6484	6999	прямое	2	INSH5_ECOLI	5E-40
   AC192956_8	5963	5511	обратное	1	CODB_ECOLI	0,0004

4. Гипотетические гены во фрагменте 35001 - 42000 записи AC192956.

   Изобразим схематически положение открытых рамок, для которых нашлись сходные последовательности в E. coli На схеме в квадратных скобках направление цепи ДНК обозначено как => для прямого, или <= для обратного, также указано краткое название белка E. coli и координаты границ открытой рамки в изучаемом фрагменте.

   3'------------------------------------------------------------------------[<= codb, 5963-5511]--------------------------5'
   
   5'[=> syp, 1-336]--
   5'----------[=> talb, 278-1297]--[=> syk3, 1432-2427]---------------------------------------------[=> insh5, 6484-6999]-3'
   

   В одном участке наблюдается перекрывание генов SYP_ECOLI и TALB_ECOLI (с координатами 1-336 и 278-1297 соответственно)

5. Взаимное расположение предполагаемых генов данного фрагмента и гомологичных им генов в геноме кишечной палочки.

   С помощью программы entret была получена запись EMBL AP009048 с полным геномом кишечной палочки. Изобразим схематически расположение генов пяти гомологичных белков в геноме E. coli (обозначения на схеме те же).

   3'-[<- SYP_ECOLI, 217057..218775]----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5'
   5'---------------------------------[-> CODB_ECOLI, 354146..355405]-----------------[-> INSH5_ECOLI, 1428462..1431442]-----[-> TALB_ECOLI, 2577656..2579659]----------------------[-> SYK3_ECOLI, 4380191..4381198]-3'
   

   Гены в R. Insecticola расположены довольно близко друг к другу, в отличие от гомологичных им генов в Escherichia coli Возможно, соответствующие белки в рассматриваемых бактериях имеют общее происхождение, но их расположение говорит об их неконсервативности. Скорей всего, это связано с различнымиэволюционными процессами, такими как с миграция генов или вставление различных плазмид
   
   Назад