Analiza sekwencji amino

kwasowych na podstawie

ich podobieństwa

Analiza sekwencji amino

kwasowych na podstawie

ich podobieństwa

Podobieństwo a

Homologia

Podobieństwo a

Homologia

Podobieństwo –

oznacza że dwie sekwencje

aminokwasowe są podobne w swojej strukturze
pierwszorzędowej, jakkolwiek analiza nie wnosi żadnych
informacji co do ich pokrewieństwa czy ewolucji
molekularnej.

Podobieństwo

–

oznacza że dwie sekwencje

aminokwasowe są podobne w swojej strukturze
pierwszorzędowej, jakkolwiek analiza nie wnosi żadnych
informacji co do ich pokrewieństwa czy ewolucji
molekularnej.

Homologia –

odnosi się do podobieństwa włączając w to

pokrewieństwo ewolucyjne

- Ortolog –

podobieństwo ewolucyjne i zarazem

funkcjonalne. Geny/białka pochodzące od wspólnego
przodka, które rozdzieliły się z powodu dywergencji
organizmów, pełnią podobną funkcje.

- Paralog -

podobieństwo ewolucyjne ale nie

funkcjonalne. To geny/białka pochodzące od wspólnego
przodka, który został zduplikowany w danym organizmie, a
następnie ich funkcja uległa zróżnicowaniu.

-

Ksenolog

– to geny/białka homologiczne powstałe w

wyniku transferu horyzontalnego genów między dwoma
organizmami. Zwykle funkcja jest podobna.

Homologia

–

odnosi się do podobieństwa włączając w to

pokrewieństwo ewolucyjne

- Ortolog –

podobieństwo ewolucyjne i zarazem

funkcjonalne. Geny/białka pochodzące od wspólnego
przodka, które rozdzieliły się z powodu dywergencji
organizmów, pełnią podobną funkcje.

- Paralog -

podobieństwo ewolucyjne ale nie

funkcjonalne. To geny/białka pochodzące od wspólnego
przodka, który został zduplikowany w danym organizmie, a
następnie ich funkcja uległa zróżnicowaniu.

-

Ksenolog

– to geny/białka homologiczne powstałe w

wyniku transferu horyzontalnego genów między dwoma
organizmami. Zwykle funkcja jest podobna.

Dopasowanie sekwencji

- globalne

- lokalne

Dopasowanie sekwencji

- globalne

- lokalne

Dopasowanie sekwencji:

- globalne – odnosi się do sekwencji homologicznych które nie
zróżnicowały się w znacznym stopniu w czasie ewolucji. Zazwyczaj
białka składające się z pojedynczej domeny można analizować
za pomocą dopasowania globalnego.

- lokalne – dotyczy białek modularnych, składających się z kilku
domen, które powstały w wyniku np., wymiany całych eksonów.

Dot

MatriX

Dot

MatriX

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER
SEQUENCE ANALYSIS PRIMER

S E Q U E N C E A N A L Y S

I

S P R

I M E R

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

A

•

•

N

•

•

A

•

•

L

•

Y

•

S

•

•

•

I

•

•

S

•

•

•

P

•

R

•

•

I

•

•

M

•

E

•

•

•

•

R

•

•

S E Q U E N C E A N A L Y S

I

S P R

I M E R

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

A

•

•

N

•

•

A

•

•

L

•

Y

•

S

•

•

•

I

•

•

S

•

•

•

P

•

R

•

•

I

•

•

M

•

E

•

•

•

•

R

•

•

Ścieżka

podobieństwa

Dot MatriX

Dot MatriX

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER
SEQUENCE PRIMER

Analiza sekwencji
gdzie zaszła delecja
fragmentu bialka

Ścieżka

podobieńst

wa

Ścieżka

podobieńst

wa

Dot

MatriX

Dot

MatriX

S

E

Q U

E

N C

E

A

N A

L

Y

S

I

S

P

R

I

M E

R

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

S

E

Q U

E

N C

E

A

N A

L

Y

S

I

S

P

R

I

M E

R

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

S

•

•

•

E

•

•

•

•

Q

•

U

•

E

•

•

•

•

N

•

•

C

•

E

•

•

•

•

SEQUENCE

ANALYSIS PRIMER

SEQUENCE

SEQUENCE

SEQUENCE

Analiza sekwencji
gdzie zaszła duplikacja
fragmentu białka

Ścieżka

podobieńst

wa

Dot

MatriX

Dot

MatriX

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER

PRIMER ON HOW TO ANALYZE DERIVED AMINO ACID SEQUENCES

PRIMER

IIIIII

PRIMER

1

ANALYSIS

IIIIIII.

ANALYZED

2

SEQUENCE

IIIIIIII.

SEQUENCES

3

ANALYSISPRIMER

IIIII II I

ANALYZEDERIVED

4

Dot MatriX

Scoring system (metody wartościowania

oparte na optymalizacji dopasowań lokalnych)

Dot MatriX

Scoring system (metody wartościowania

oparte na optymalizacji dopasowań lokalnych)

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER
----I
PRIME

1/5 podobieństw
(20%)

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER
-----
PRIME

0/5 podobieństw
(0%)

SEQUENCEANALYSISPRIMER
IIIII
PRIME

5/5 podobieństw
(100%)

0/5 podobieństw
(0%)

SEQUENCEANALYSISPRIMER
-----
PRIME

Analiza sekwencji AA w formie ramek

Analiza sekwencji AA w formie ramek

aminokwasowych

aminokwasowych

Analiza sekwencji AA w formie ramek

Analiza sekwencji AA w formie ramek

aminokwasowych

aminokwasowych

Matryce Dopuszczalnych Mutacji

- macierze substytucji konserwatywnych

Matryce Dopuszczalnych Mutacji

- macierze substytucji konserwatywnych

W białkach spokrewnionych część aminokwasów może być
zastąpiona innymi aminokwasami o podobnej strukturze i funkcji.

Wartości w macierzach substytucji identyczne aminokwasy
powinny dawać najwyższe wartości, zaś zmiany konserwatywne
powinny dawać wartości wyższe nic zmiany niekonserwatywne.

Matryce Dopuszczalnych Mutacji

- macierze substytucji konserwatywnych

Matryce Dopuszczalnych Mutacji

- macierze substytucji konserwatywnych

Pierwsze macierze opierały się na modelu ewolucyjnym
akceptowanych mutacji punktowych PAM - (Percent Accepted
Mutations) - Akceptowalna punktowa mutacja to taka, która albo nie
zmieniła funkcji białka, lub była korzystna dla organizmu (co najmniej
nie spowodowała śmierci organizmu).
 Istnieje kilka macierzy PAM oznaczonych od 1 do 250, np., 100PAM,
250PAM
 Zastosowanie: jeśli analizowane sekwencje charakteryzują się
wysokim stopniem dywergencji ewolucyjnej najlepsze wyniki dają
macierze o wysokich wartościach, zaś sekwencje o wysokim stopniu
podobieństwa są analizowane z wykorzystaniem macierzy o małych
wartościach

Macierze substytucyjne BLOSUM (Blocks Substitution Matrix)
zostały opracowane jako efekt krytyki macierzy PAM, które nie oddają
dobrze wpływu czasu na zmiany sekwencji kodujących białka.
Macierze BLOSUM zostały oparte na białkowej bazie danych
BLOCKS.
Istnieje kilka macierzy BLOSUM, o różnych indeksach, ale wartość
indeksu określa maksymalny stopień identyczności jaki możemy
napotkać w czasie analizy sekwencji białkowych, np., BLOSUM62,
BLOSUM30.

Matryce Dopuszczalnych Mutacji

- macierze substytucji konserwatywnych

Matryce Dopuszczalnych Mutacji

- macierze substytucji konserwatywnych

250PAM

Dot

MatriX

Scoring system

Dot

MatriX

Scoring system

S E Q U ENCE ANALYSIS PRIMER
1-1-2+0+4
P R I M E

+2

S E Q U E N CE ANALYSIS PRIMER
-1+0+0-2+1
P R I M E

0

SEQUENCEANALYSISP R I M E R
+6+6+5+6+4
P R I M E

27

-1

SEQUENCEANALYSISPR I M E R
0-2+4-2-1
P R I M E

Analiza sekwencji AA w formie ramek

Analiza sekwencji AA w formie ramek

aminokwasowych z wykorzystaniem analizy

aminokwasowych z wykorzystaniem analizy

jakościowo/ilościowe

jakościowo/ilościowe

Analiza sekwencji AA w formie ramek

Analiza sekwencji AA w formie ramek

aminokwasowych z wykorzystaniem analizy

aminokwasowych z wykorzystaniem analizy

jakościowo/ilościowe

jakościowo/ilościowe

Dot MatriX

Scoring system

Dot MatriX

Scoring system

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER

PRIMER ON HOW TO ANALYZE DERIVED AMINO ACID SEQUENCES

ExPASy

ExPASy

ExPASy

-sequence
alignment

ExPASy

-sequence
alignment

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Analiza sekwencji AA bez zastosowania

Analiza sekwencji AA bez zastosowania

filtrów

filtrów

Analiza sekwencji AA bez zastosowania

Analiza sekwencji AA bez zastosowania

filtrów

filtrów

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Czarne piksele
określają

niski stopień
podobieństwa

Białe piksele określają

wysoki stopień
podobieństwa

niebieski określa
częstotliwość
różnych stopni
podobieństwa w
skali liniowej

Różowy określa
częstotliwość
różnych stopni
podobieństwa w
skali
logarytmicznej

Przed

określeniem

progu czułości

Po

określeniu

progu
czułości

Dotlet

Dot Matrix

program

Dotlet

Dot Matrix

program

Analiza sekwencji AA z zastosowaniem

Analiza sekwencji AA z zastosowaniem

filtrów

filtrów

Analiza sekwencji AA z zastosowaniem

Analiza sekwencji AA z zastosowaniem

filtrów

filtrów

Drosophila melanogaster

białko SLIT

Drosophila melanogaster

białko SLIT

Analiza sekwencji białka SLIT gdzie zaszła duplikacja fragmentów
aminokwasowych

Przeszukiwanie baz danych

Przeszukiwanie baz danych

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER

PRIMER ON HOW TO ANALYZE DERIVED AMINO ACID SEQUENCES

SEQUENCE ANALYSIS PRIMER

Baza Danych:

- GeneBank ...

Rankingowa lista trafień

Programy służące do

analizy

białko baza danych

Programy służące do

analizy

białko baza danych

FASTA

FASTA

BLAST

BLAST

Fast Alignment

with Statistical

Analysis

F

ast

A

lignment

with

St

atistical

A

nalysis

Basic Local

Alignment Search

Tool

B

asic

L

ocal

A

lignment

S

earch

T

ool

Baza Danych

Baza Danych

Poszukiwanie odbywa się na
zasadzie dopasowań lokalnych
opartych na macierzach
substytucji PAM lub BLOSUM,
wykorzystując tzw. szablony
słowne uzyskane w uzyskanych
trafieniach.

Poszukiwanie odbywa się na
zasadzie dopasowań lokalnych
opartych na macierzach
substytucji PAM lub BLOSUM,
wykorzystując tzw. szablony
słowne uzyskane w uzyskanych
trafieniach.

Program posługuje się algorytmem
tzw. sąsiadujących słów, gdzie
napotkanie poszukiwanego słowa
prowadzi do znalezienia
optymalnego dopasowania
lokalnego (które spełnia kryterium
opisane przez wartość T) a
następnie wydłużanie
dopasowanych sekwencji z lewej
jak i z prawej strony.

Program posługuje się algorytmem
tzw. sąsiadujących słów, gdzie
napotkanie poszukiwanego słowa
prowadzi do znalezienia
optymalnego dopasowania
lokalnego (które spełnia kryterium
opisane przez wartość T) a
następnie wydłużanie
dopasowanych sekwencji z lewej
jak i z prawej strony.

Rankingowa lista trafień

Rankingowa lista trafień

BLAST

Basic Local Alignment

Search Tool

BLAST

B

asic

L

ocal

A

lignment

S

earch

T

ool

BLASTP

- Analiza porównawcza –

białko/białko

BLASTN

- Analiza porównawcza –

DNA/DNA

BLASTX

- Analiza porównawcza –

tłumaczone DNA na

białko/białko

TBLASTN

- Analiza porównawcza –

białko/ tłumaczone

DNA na białko

TBLASTX

- Analiza porównawcza –

tłumaczone DNA na

białko/

tłumaczone

DNA na białko

Bazy danych zawierające

sekwencje DNA lub AA

Bazy danych zawierające

sekwencje DNA lub AA

Database

Description

nr

All non-redundant GenBank CDS translations+PDB+SwissProt+PIR+PRF 

month

All new or revised GenBank CDS translation+PDB+SwissProt+PIR released in the
last 30 days. 

swissprot

The last major release of the SWISS-PROT protein sequence database (no
updates). These are uploaded to our system when they are received from EMBL.

patents

Protein sequences derived from the Patent division of GenBank.

yeast

Yeast (Saccharomyces cerevisiae) protein sequences. This database is not to be
confused with a listing of all Yeast protein sequences. It is a database of the
protein translations of the Yeast complete genome.

E. coli

E. coli (Escherichia coli) genomic CDS translations.

pdb

Sequences derived from the 3-dimensional structure Brookhaven Protein Data
Bank.

kabat
[kabatpr
o]

Kabat's database of sequences of immunological interest. For more information

Białka

Białka

DNA

DNA

Database

Description

nr

All non-redundant GenBank+EMBL+DDBJ+PDB sequences (but no EST, STS, GSS, or
HTGS sequences).

month

All new or revised GenBank+EMBL+DDBJ+PDB sequences released in the last 30 days.

dbest

Non-redundant database of GenBank+EMBL+DDBJ EST Divisions.

dbsts

Non-redundant database of GenBank+EMBL+DDBJ STS Divisions.

mouse
ests

The non-redundant Database of GenBank+EMBL+DDBJ EST Divisions limited to the
organism mouse.

human
ests

The Non-redundant Database of GenBank+EMBL+DDBJ EST Divisions limited to the
organism human.

other
ests

The non-redundant database of GenBank+EMBL+DDBJ EST Divisions all organisms except
mouse and human.

yeast

Yeast (Saccharomyces cerevisiae) genomic nucleotide sequences. Not a collection of all
Yeast nucelotides sequences, but the sequence fragments from the Yeast complete
genome.

E. coli

E. coli (Escherichia coli) genomic nucleotide sequences.

pdb

Sequences derived from the 3-dimensional structure of proteins.

kabat
[kabatnu
c]

Kabat's database of sequences of immunological interest. For more information

patents

Nucleotide sequences derived from the Patent division of GenBank.

vector

Vector subset of GenBank(R), NCBI,

mito

Database of mitochondrial sequences (Rel. 1.0, July 1995).

2-nitropropane

dioxygenase

-precursor, FMN

dependent

2-nitropropane

dioxygenase

-precursor, FMN

dependent

MHFPGHSSKK EESAQAALTK LNSWFPTTKN PVIISAPMYL IANGTLAAEV
SKAGGIGFVA GGSDFRPGSS HLTALSTELA SARSRLGLTD RPLTPLPGIG
VGLILTHTIS VPYVTDTVLP ILIEHSPQAV WLFANDPDFE ASSEPGAKGT
AKQIIEALHA SGFVVFFQVG TVKDARKAAA DGADVIVAQG IDAGGHQLAT
GSGIVSLVPE VRDMLDREFK EREVVVVAAG GVADGRGVVG ALGLGAEGVV
LGTRFTVAVE ASTPEFRRKV ILETNDGGLN TVKSHFHDQI NCNTIWHNVY
DGRAVRNASY DDHAAGVPFE ENHKKFKEAA SSGDNSRAVT WSGTAVGLIK
DQRPAGDIVR ELREEAKERI KKIQAFAA

BLAST

Server

BLAST

Server

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

BLAST

BLAST

Server

BLAST

Server

BLAST

E – określa

spodziewaną liczbę

losowych dopasowań

+ - określa parę

aminokwasów

mających dodatnią

wartość substutucji

Dokładna
informacja o
białku

Multiple Sequence

Alignment

Multiple Sequence

Alignment

Multiple Sequence

Alignment

Multiple Sequence

Alignment

MSTESALSYA ALILADSEIE ISSEKLLTLT NAANVPVENI

WADIFAKALD GQNLKDLLVN FSAGAAAPAG VAGGVAGGEA

GEAEAEKEEE EAKEESDDDM GFGLFD

Drożdże

Meduza

Człowiek

Ryba

Kukurydz
a

Muszka

Owocowa

Drożdże, Saccharomyces

cerevisiae

Kwaśne białko rybosomowe,

P1A