Поиск белка с заданной функциональной специфичнотью

Первый этап: описание функциональных особенностей заданной группы.

Посмотрим описание свойств белка TreR_Ecoli на сайте EcoCyc.
Белок TreR, действует как репрессор оперонов, участвующих в перевозке фукозы и деградации под действием осмотического стресса. В присутствии трегалозы-6-фосфат TreR перестает подавлят опероны, связанные с транспортом и катаболизмом трегалозы. TreR является гомодимером и состоит из двух доменов: N-концевого домена, который содержит потенциальный ДНК-связывающий мотив, и С-домен, участвующих в эффекторных узнаваниях.

Из БД KEGG возьмем структурную формулу трегалозы:



По данным GO данный белок:
может взаимодействовать с другими белками (GO:0005515);
участвует в негативной регуляции транскрипции некоторых генов GO:0032582) и обладает подавляющей транскрипцию активностью (GO:0016564).

Второй этап: создание множественного выравнивания доменов с разметкой по группам специфичности.

Создадим хорошее множественное выравнивание доменов заданной группы белков (эффекторсвязывающих доменов белков группы специфичности trer).

В БД PFAM найдем доменную структуру данного белка:



На этой картинке красным выделен эффекторсвязывающий домен, зеленым - ДНК-связываюший. PF00532_full.fasta .
Затем при помощи скрипта из полного выравнивания выделим только те последовательности, которые указаны в файле с протеомом trer. В результате получаем файл с выравниванием: PF00532_trer.fasta .

Создание едингого множественного выравнивания заданных доменов всех групп специфичности (см.столбец "Для исследования").

Получим множественное выравнивание эффекторных доменов следующих групп ( смотреть ):
-scrr (выделено салатовым);
-frur (выделено синим цветом);
-galrs (выделено розовым);
-gntr (выделено оранжевым);
-laci (выделено красным);
-mali (выделено бирюзовым);
-ptxs (выделено зеленым);
-purr (выделено малиновым);
-rbsr (выделено желтым);
-thur-rafr (выделено фиолетовым);
-trer (выделено серым).

Тот же файл, только в формате msf лежит здесь .
Есть позиция, консервативная для всех доменов, - это 146-ая позиция. Для остальных доменов консервативные позиции свои. Например, для группы trer было найдено много консервативынх позиций, в том числе и несколько идущих почти подряд (76-83, 110-121, 164-185, 197-212, 283-297). Вероятно, эти аминокислоты в этих позициях ответственны за связывание с эффектором.
Специфичные позиции для данной группы: 83, 117, 121, 175, 181, 209, 253, 285.

Создание лого-изображения полного выравнивания заданных доменов и выравнивания доменов заданной группы специфичности.

Используя ресурс WebLogo, получим 2 картинки:
для полного выравнивания эффекторсвязывающих доменов
для группы специфичности trer .

Поиск белка заданной группы специфичности в протеоме


Создание и нормирование профиля.
Сначала к выравниванию эффекторсвязывающих доменов семейства trer с помощью программы pfw были добавлены веса. Команда:
pfw -m PF00532_trer.fasta > trer.ali

Команда для построения профиля по выравниванию:
pfmake -m trer.ali /usr/share/pftools23/blosum45.cmp > trer_profile.prf

Вручную профиль не редактировался, так как ни один из белков семейства не имеет PDB-структуры и установить заведомо функциональные остатки нельзя.

Нормирование профиля:
autoscale -m trer_profile.prf > trer_scale.prf

Проведем поиск по профилю в протеоме Pantoea ananatis LMG 20103:
pfsearch -f trer_scale.prf Pantoea.fasta > trer.search

На выходе получаем 15 предполагаемых белков, которые соответствуют профилю эффекторсвязывающих доменов группы специфичности trer.
Последовательности белков сохранены в файле seq.fasta .

Определим, совпали ли на выравнивании консервативные для эффектор связывающего домена аминокислотные остатки. Для этого построим на множественное выравнивание эффекторсвязывающих доменов trer и последовательностей находок, полученное программой ClustalW (файл с с выравниванием: здесь ).
Из выравнивания видно, что в некоторых находках есть специфичные для группы позиции, но нет ни одного белка, в котором присутствовали бы все такие позиции.
Таким образом, можно в протеоме бактерии Pantoea ananatis LMG 20103 не было найдено белков группы специфичности trer .