Сравнение давления отбора на разные гены (работа с веб-сервером PAL2NAL).

Ход работы:

• Программа PAL2NAL позволяет из множественного выравнивания белков и соотв. ДНК (или мРНК)-последовательности создать выравнивание нуклеотидных последовательностей, разделенных на кодоны. Подходит и для анализа псевдогенов. Кроме того, что важно, программа предназначена и для подсчета K_A и K_S.
• Далее предстоит создание выборок белков и их генов.

  С помощью программы blastP в UniProt найден потенциальный гомолог белка ASPG2_ECOLI - белок CAL11614 организма Yersinia enterocolitica subsp. enterocolitica 8081 с ID 76% (последовательности выравниваются по всей длине!). Получены новые а.к. последовательность и последовательность соответствующего гена.

  Построено выравнивание (с помощью emma - реализация ClustalW) белка ASPG2_ECOLI и его гомолога. Соответствующие гены (без выравнивания!!) сохранены в файле (G1.fasta).

  Получены последовательности заданных генов L36553 и L36554 , а также последовательности соответствующих белков Q25153_HALSO и Q25012_9VEST. Последовательности генов сохранены в файле G2.fasta, а попарное выравнивание соответствующих белков в файле Р2.aln.

  Итак, полученные последовательности для исследования:
  L-аспарагиназа из E.coli:

  1. Аминокислотная последовательность - ASPG2_ECOLI;
  2. Ген - M34277;
  
  L-аспарагиназа из Yersinia enterocolitica:
  1. Аминокислотная последовательность - CAL11614 (embl);
  2. Ген - YE1535;
  
  Белок оплодотворения Haliotis sorenseni:
  1. Аминокислотная последовательность - Q25153_HALSO (embl);
  2. Ген - L36553;
  
  Белок оплодотворения Haliotis assimilis:
  1. Аминокислотная последовательность - Q25012_9VEST (embl);
  2. Ген - L36554.
  
  Полученные выравнивания:
  1. Выравнивание L-аспарагиназ - P1.aln ( вот в формате msf );
  2. Выравнивание белков оплодотворения - P2.aln ( вот в формате msf ).
  
  + файлы, содержащие гены:
  1. G1.fasta;
  2. G2.fasta.

• С помощью PAL2NAL получены выравнивания генов с разбивкой на кодоны (указан формат выдачи - "Codon with Amino acid "):
  • для генов из файла G1.fasta - см. здесь;
  • для генов из файла G2.fasta - см. здесь.
  
  Получается, что кодонное выравнивание построено на основе аминокислотного выравнивания и, следовательно, в полной мере является биологически осмысленным.

• С помощью PAL2NAL получены значения Ka/Ks для генов из G1.fasta и для генов из файла G2.fasta (для этого отмечено "Yes" в поле "Remove gaps, inframe stop codons" - естественно, т.к. для "пустых" участков последовательности (некодирующие участки - стоп-кодоны) и сравниваемых последовательностях разной длины подсчет Ka/Ks невозможен; включена опция подсчета Ka и Ks):
  • для генов из файла G1.fasta - см. здесь; Ka/Ks = 0.0129;
  • для генов из файла G2.fasta - см. здесь; Ka/Ks = 6.6326.

ВЫВОД: значение Ka/Ks для L-аспарагиназ составляет 0.0129 - много меньше 1, следовательно имеет место стабилизирующий отбор. Значение Ka/Ks для белков оплодотворения составляет 6.6326 - много больше 1, а значит отбор движущий. Действительно, это очень логично:

• L-аспарагиназа катализирует гидролитическое расщепление L-аспарагина с образованием аспарагиновой кислоты и аммиака, является одним из ключевых ферментов, осуществляющих взаимосвязь азотистого и углеродного обмена у организмов (про- и эукариотических). Такая функция должна быть весьма консервативна.
• очевидно, что белки размножения должны постоянно меняться (каждый вид должен иметь свой "индивидуальный" белок, в противном случае, гаметы одного вида беспрепятственно сливались с гаметами другого вида). Это подтверждает и высокая скорость эволюции. Вот почему отбор - движущий.