9: Збереження білка

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4624

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Наприкінці цієї лабораторії студенти повинні мати можливість:

ідентифікувати амінокислоти по їх 1-буквеному коду.
пояснити відмінності між високими і низькими балами на матриці BLOSUM 62.
використовувати алгоритм BLASTP для порівняння білкових послідовностей.
ідентифікувати збережені області у вирівнюванні декількох послідовностей.

У міру розвитку видів їх білки змінюються. Швидкість, з якою індивідуальна білкова послідовність змінюється в широких межах, відображаючи еволюційний тиск, який відчувають організми, і фізіологічну роль білка. Наша мета цього семестру - визначити, чи були функціонально збережені білки, що беруть участь у біосинтезі Met та Cys між S. pombe та S. cerevisiae, видами, які відокремлюються майже мільярдом років еволюції. У цій лабораторії ви будете шукати в базах даних гомологів послідовностей S. cerevisiae у декількох видах, включаючи S. pombe. Гомологи - це подібні послідовності ДНК, які походять від загального гена. Коли гомологи зустрічаються у різних видів, їх відносять до ортологов.

Гомологи в межах одного генома називаються паралогами. Паралоги виникають за рахунок дублювання генів, але з часом диверсифікуються і приймають на себе різні функції. Хоча в ході еволюції S. cerevisiae відбулося ціле дублювання генома (Kellis et al. , 2004), лише кілька генів у супершляху метіоніну мають паралоги. Цікаво, що MET17 є паралогом трьох генів, що беруть участь у перенесенні сірки: STR1 (CYS3), STR2 та STR4, що відображають множинні дублікації генів. Наявність цих чотирьох різних ферментів надає незвичайну гнучкість S. cerevisiae при використанні джерел сірки. Гени SAM1 і SAM2 також є паралогами, але їх послідовності залишилися майже однаковими, забезпечуючи функціональну надмірність, якщо один ген інактивований (Глава 6).

Знімок екрана 2019-01-03 в 11.39.13 PM.png — Наші експерименти цього семестру перевірять, чи були гени, що беруть участь у синтезі Met і Cys, функціонально збережені під час еволюційної дивергенції *S. cerevisiae* та *S. pombe*. Різноманітні алгоритми пропонують дослідникам інструменти для вивчення еволюції білкових послідовностей. У цьому графічному зображенні вирівняних послідовностей Sam2p з дев'яти дивергентних модельних організмів висота літери відображає частоту певної амінокислоти в цьому положенні.

Функція білка тісно пов'язана з його будовою. Ви нагадаєте, що кінцева складена форма білка визначається його первинною послідовністю, послідовністю амінокислот. Функціональність білка змінюється менш швидко під час еволюції, коли заміни амінокислот консервативні. Консервативні заміни відбуваються, коли розмір і хімія нового бічного ланцюга амінокислот аналогічні тій, яку вона замінює. У цій лабораторії ми почнемо з обговорення бічних ланцюгів амінокислот. Потім ви будете використовувати алгоритм BLASTP для ідентифікації ортологів в декількох модельних організмах. Ви виконаєте багаторазове вирівнювання послідовності, яке розрізнить області, які є більш збереженими, ніж інші.

У міру проходження вправ ви помітите, що білкові послідовності в базах даних записуються в 1-буквеному коді. Знайомство з 1-буквенним кодом є важливим навиком для сучасних молекулярних біологів.