Наша задача — выбрать тРНК у кишечной палочки (Escherichia coli K-12) и найти наиболее похожую на нее последовательность в родственном геноме. В качестве "родственного" генома взят геном достаточно далекого организма – геном сенной палочки (Bacillus subtilis).

Была выбрана тРНК которая была использована рибосомой при присоединении 4-ого аминокислотного остатка к растущей цепи deoD_Ecoli.

В 4-ой позиции белка находится пролин. Соответствующий ему кодон CCA.

E.coli использует три разных тРНК для данного аминокислотного остатка.
Таблица 1. Выбор т-РНК (шаблон отчета)

Аминокислотный остаток в 4-ой позиции белка DEOD_ECOLI	P
Соответствующий кодон в гене	5'-CCA-3'
Идеальный антикодон	5'-UGG-3'
Сколько можно было бы ожидать разных тРНК для остатка P, если опираться на генетический код?	3
Сколько разных тРНК для остатка P аннотировано в геноме кишечной палочки?	3
Характеристика выбранной для дальнейшего изучения тРНК:
имя гена	proM
локализация гена в геноме	3980758..3980834
распознаваемый кодон	CCD
антикодон	UGG
Результат поиска всех пролиновых тРНК у Escherichia coli K-12 FT gene 2284233..2284309 FT /gene="proL" FT /locus_tag="b2189" FT /note="synonyms: proW, ECK2183, JWR0042" FT tRNA 2284233..2284309 FT /gene="proL" FT /locus_tag="b2189" FT /product="tRNA-Pro" FT /anticodon=(pos:2284267..2284269,aa:Pro) FT /note="codons recognized: CCY; anticodon: GGG proline FT tRNA2; go_component: cytoplasm [goid 0005737]; go_process: FT tRNA metabolism [goid 0006399]" . . FT gene complement(3706639..3706715) FT /gene="proK" FT /locus_tag="b3545" FT /note="synonyms: proV, ECK3532, JWR0080" FT tRNA complement(3706639..3706715) FT /gene="proK" FT /locus_tag="b3545" FT /product="tRNA-Pro" FT /anticodon=(pos:3706679..3706681,aa:Pro) FT /note="codon recognized: CCG; proline tRNA1; go_component: FT cytoplasm [goid 0005737]; go_process: tRNA metabolism [goid FT 0006399]" . . FT gene 3980758..3980834 FT /gene="proM" FT /locus_tag="b3799" FT /note="synonyms: proU, ECK3792, JWR0091" FT tRNA 3980758..3980834 FT /gene="proM" FT /locus_tag="b3799" FT /product="tRNA-Pro" FT /anticodon=(pos:3980792..3980794,aa:Pro) FT /note="codons recognized: CCD; anticodon: UGG proline FT tRNA3; go_component: cytoplasm [goid 0005737]; go_process: FT tRNA metabolism [goid 0006399]"

Поиск гомологичных тРНК в родственном геноме

Наша задача — найти в геноме Bacillus subtilis последовательность, наиболее похожую на последовательность тРНК из E.coli, выбранную в упр. 1. Поиск надо провести с помощью 4-х разных программ для быстрого поиска сходных нуклеотидных последовательностей.

Таблица 2. Поиск гомологичной т-РНК


Программа	FASTA	BLASTN	MegaBLAST	discontiguous MegaBLAST
Длина якоря	6	11	28	11
Результаты поиска	83 находки	10 находок	No hits found	4 находки
Число находок с E-value < 0,01	1	2		2
Характеристика лучшей находки:
E-value	2.2e-05	2e-11		1e-11
длина выравнивания	78	72		72
вес выравнивания	40.6 bits (145)	63.9 bits (32)		63.9 bits (32)
координаты в геноме	11462 - 11538	158707 - 158636		158707 - 158636
Аннотация лучшей находки по записи EMBL:
имя гена	trnO-Ile	trnB-Pro		trnB-Pro
это тРНК?	ДА	ДА		ДА
это тоже пролиновая тРНК?	НЕТ	ДА		ДА

На основании этой таблицы можно сделать вывод, что в данном случае FASTA работает хуже, чем BLASTN и discontiguous MegaBLAST. А MegaBLAST с параметрами по умолчанию для этой задачи не подходит.

Для работы были использованы следующие команды:

grep 'codon.*Pro' ecoli.embl > codonPro.txt
formatdb -i bs_genome.fasta -p F -n bs
blastall -p blastn -d bs -i trna.fasta -o trna.html -T T
megablast -d bs -i trna.fasta -o trna1.html -T T -D 2
megablast -d bs -i trna.fasta -o trna2.html -T T -D 2 -t 16 -N 2 -W 11
fasta34 trna.fasta bs_genome.fasta 6 -O trna3.html -E 0.01 -d 1 -b 20 -m 6