Занятие 1. Элементарные эволюционные события

Задание 1. Оценить давление отбора на ген заданного белка (работа с веб-сервером PAL2NAL)

• Подготовка данных
Для исследования была взята последовательность белка RIR1_Ecoli (P00452.2), а также его гена.
С использованием возможностей blast был найден ортолог RIR1_Ecoli с ID около 80% в холерном вибрионе.
В первом приближении будем считать ортологами последовательности, совпадающие на 60-80% и имеющие похожую аннотацию в UniProt.
Как видно из описания последовательности NP_230901.1 этот белок также является рибонуклеотид-дифосфат редуктазой, как и P00452.2, то есть подходит для нашего исследования. Последовательность гена NP_230901.1 лежит здесь.
• Построение выравниваний
  C помощью программы needle были построены попарные белковое и нуклеотидное выравнивания найденных последовательностей.
  При этом нуклеотидное выравнивание не соответствует белковому: в нуклеотидном имеются гэпы, чего не наблюдается в белковом.
  Для уменьшения их числа при построении нуклеотидного выравнивания были изменены параметры needle: штраф за появление делеции - 17 (против 10 по умолчанию), за удлинение ее на один нуклеотид - 1 (против 0.5 по умолчанию).
  Таким образом количество гэпов резко уменьшилось до 4-х штук, причем сдвиг рамки считывания происходит только в двух из них, да и то с последующим ее возвратом через несколько нуклеотидов.
• Знакомство с PAL2NAL.
  PAL2NAL - это программа, которая переводит множественное выравнивание белковых последовательностей и соответствующих им нуклеотидных последовательностей в нуклеотидное выравнивание с разбивкой на кодоны. При этом программа даст результат даже если в последовательности НК имеются несоответствия с пептидной последовательностью, polyA участки, сдвиги рамки считывания. Также PAL2NAL может рассчитывать Ka и Ks.
• Построение нуклеотидного выравнивания с разбивкой на кодоны.
  С помощью PAL2NAL было получено выравнивание сравниваемых генов с разбивкой на кодоны.
  Основное его отличие, помимо указания для каждого кодона кодируемой аминокислоты, - отсутствие гэпов.
• Получение значения Ka/Ks для данных генов
  Ознакомится со страницей результатов можно тут.
  В меню "Option settings" пришлось выбрать опцию "Remove gaps, inframe stop codons" - убрать гэпы и стоп-кодоны, а затем выбрать "Yes" для опции "Calculate KS and KA", чтобы программа посчитала Ka/Ks.
  Было получено значение Ka/Ks = 0.0607.
• На основе полученных данных, можно сделать вывод, о том что в данном случае имеет место стабилизирующий отбор, по данным двум генам.

Оценка давления отбора на гены обонятельных рецепторов человека

Полученная инфорамиция: есть данные, что обонятельные рецепторы (olfactory receptors) человека находятся под давлением положительного отбора.

Задача - проверить на конкретном примере.

Для решения поставленной задачи было решено действовать по схеме, предложенной в первом задании. С помощью сервера ExPASy был найден человеческий белок OR1J2_HUMAN, описанный как Olfactory receptor 1J2. Затем с помощью сервера BLAST, а именно с помощью программы blastp, был найден предполагаемый ортолог найденного белка в протеоме шимпанзе - OR1E5_PANTR, описанный как Olfactory receptor 1E5. Ортологами считаем белки, совпадающие на 60-80 % и имеющие схожую аннотацию Uniprot. Гены выбранных белков были найдены также с помощью сервера ExPASy. Было построено соответствующие белковое выравнивание данных последовательностей с помощью прогаммы needle(в форматах msf и fasta).

Дальнейшая работа проводилась на сервере PAL2NAL: было построено выравнивание последовательностей с разбивкой на кодоны, а также с подсчетом Ka и Ks.

Как видно, данные о том, что обонятельные рецепторы человека находятся под давлением положительного отбора не подтвердились. Более того, исходя из полученного значения Ka/Ks = 0.1 можно сделать вывод о стабилизируещем отборе по данным двум генам.

Вернуться к списку протоколов.