Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.fbb.msu.ru/FBB/year_09/term2/task5.doc Дата изменения: Sat Mar 20 15:21:12 2010 Дата индексирования: Tue Oct 2 04:14:36 2012 Кодировка: koi8-r

Практикум 5. Мутации кодирующей последовательности и последовательности
белка

Deadline без потери баллов в рейтинг: день накануне следующего занятия ( 19
или 24 марта, в зависимости от группы)

Словарь.
Геометрическое ядро - участки остовов полипептидных цепей структур двух
или более белков, одинаково расположенные в пространстве. Следовательно,
геометрическое ядро (если обнаружено) представлено в каждой из сравниваемых
структур; полипетидные цепи можно совместить по геометрическим ядрам.
Участок выравнивания - часть выравнивания от позиции x (x - номер
позиции) до позиции y; (x,y) - координаты участка
Символ отсутствия родственного остатка в последовательности, вставляемый
для выравнивания (символ гэпа) - один из символов "-", ".", "~".
Участок без гэпов - участок выравнивания, на котором нет ни одного символа
гэпа

Обозначения мутаций:
A23G - аланин в 23 позиции предковой последовательности превратился
в глицин в мутрированной последовательности; можно использовать и
трехбуквенный код: Ala23Gly
?(F34) - делеция 34-го фенилаланина
126G127 - вставка глицина между 126-м и 127-м остатками

В этом задании делается вот что.

Во-первых, вы пытаетесь среди мутации белка из практикума 4 найти такую,
которая имеет мало шансов на сохранение в эволюции. Для этого находите
остаток в структуре белка, подвергшийся замене, делеции или получившийся в
результате вставки, и высказываете предположение о возможном эффекте этой
мутации на структуру или функцию белка.

Во-вторых, выравниваете две последовательности с помощью программы, и
проверяете, соответствует ли полученное выравнивание последовательностей
совмещению полипептидных цепей в пространстве. Сравнение выравнивания и
совмещения структур проверяете с помощью другой программы.
ААл
Что происходит в задании:

Как шла эволюция, которую вы моделировали на прошлом занятии, в жизни
обычно никто не знает (разве что у быстро эволюционирующих вирусов можно
отслеживать их изменения)(. С практической точки зрения людей больше
интересует функционирование белков. Можно верить, что то, что в трехмерной
структуре двух белков лежит одинаково и работает одинаково. Поэтому люди
ищут области, где есть совмещение пространственных структур. То, что
консервативно в структуре, часто важно для функционирования[i]. Однако 3D
структуру расшифровать чрезвычайно сложно, долго и дорого. А сами
аминокислотные последовательности доступны в большом количестве, их
расшифровывать сравнительно легко и дешево. Кроме того, наблюдения
показывают, что там, где последовательности сильно похожи, и структуры, как
правило, совмещаются (кстати, если части последовательностей совсем не
похожи с виду, совмещение, тем не менее, может быть вполне хорошим, так что
правило работает только в одну сторону). Поэтому, можно попробовать, глядя
только на сами последовательности построить выравнивание, в котором похожие
участки будут стоять друг под другом. Тогда есть хорошая вероятность, что
они совмещены. Выравнивание можно сделать ручками, а можно попросить
программу, которая с этим тоже неплохо справится. В этом задании вы сможете
посмотреть, насколько выравнивание белков отражает совмещение структур.

О том, как программа выравнивания работает, будет рассказано на следующем
занятии.
Б.Бурков

0. В своей директории ~/Term2 создайте поддиректории Practice5 для
работы.
Задания.
1. Используя структуру, в мутированной вами последовательности белка
найдите мутацию, которая, по вашему мнению, имеет мало шансов
сохраниться в эволюции. Ответ внесите в протокол, проиллюстрируйте
картинкой из Rasmol и обоснуйте.
a. С помощью программы (см. Методические указания) постройте
выравнивание трех аминокислотных последовательностей: двух из
результата практикума 4 и еще одной - последовательности вашего
белка, взятой из PDB файла. Результат сохраните в файле
XXXXXXX_3.msf и проверьте визуально.
b. Выберите мутацию[ii] из той части мутированной
последовательности, которая имеется в PDB файле. Занесите ее в
протокол. Откройте PDB файл и изобразите остаток, подвергшийся
мутации, в его окружении. Предскажите его роль в структуре или
функции белка и возможные препятствия для той мутации, которая
у вас получилась.
c. Если считаете, что такая мутация имеет шанс на сохранение у
потомков, то выберите другую и повторите п.п.b-c.
d. Сохраните рисунок мутировавшего остатка в протоколе.
Сформулируйте, почему такая мутация вредна для белка (рисунок
должен быть таким, чтобы иллюстрировать эту мысль)
2. Постройте выравнивание последовательности вашего белка и его гомолога,
указанного в файле Students_data.xls, и проверьте правильность
выравнивания по структурным данным.
a. Создайте поддиректорию pdb в директории Practice5.
b. Сохраните в ней оба PDB-файла
c. Сохраните в файле XXXXXXX_YYYY_ZZZZ.fasta (YYYY и ZZZZ - PDB-
коды) последовательности двух указанных белков из PDB файлов
d. Постройте выравнивание этих последовательностей в формате msf и
проверьте его визуально.
e. В протокол внесите координаты одного участка без гэпов , на
котором, по вашему мнению, выравнивание правильное[iii]
f. Получите с помощью программы разметку выравнивания - где оно
подтверждается структурными данными, а где - нет, - и совмещение
структур по главному (самому большому) геометрическому ядру.
g. Внесите в протокол координаты всех участков выравнивания, на
которых оно подтверждается структурными данными. Укажите
суммарное число и процент позиций, в которых выравнивание
подтверждается структурными данными, а также число и процент
функционально консервативных позиций выравнивания.
h. Любые комментарии по поводу проделанной работы приветствуются! И
оцениваются (
3. (*) Предложите (и опишите в протоколе) идею алгоритма построения
выравнивания двух аминокислотных последовательностей.

4. После завершения работы для зачета сохранить в директории Cr_2
следующие файлы:
a. XXXXXXX_3.msf
b. XXXXXXX_YYYY_ZZZZ.msf (YYYY и ZZZZ - PDB коды, данные вам)
c. XXXXXXX_YYYY_ZZZZ.ent (совмещенные полипептидные цепи YYYY и
ZZZZ)
d. XXXXXXX_protocol.docx, пополненный результатами практикума 5.

-----------------------
[i]Притом важным и консервативным может быть не только каталитический
центр: каталитический центр белков обычно содержит всего несколько
остатков, сам же белок намного больше; многие верят, что вся эта громадина
служит всего лишь для того, чтобы как следует зафиксировать каталитический
центр, чтоб тот работал как надо; а чтоб фиксировать, надо создать
определенную структуру; поэтому бывает, что в каталитическом центре
происходят изменения, а структура белка вокруг остается консервативной -
так часто белки одного семейства меняют субстрат
[ii] Если по каким-либо причинам у вас нет мутаций остатков, имеющихся в
PDB файле (вы не выполнили задания практикума 1 или ни одна мутация не
пришлась на нужный участок), то сделайте произвольную мутацию в
аминокислотной последовательности.
[iii] Исключительно для вашего интереса - угадаете или нет?