Молекулярная филогения гликозил-гидролаз и их гомологов
Данная задача поставлена в рамках осуществления проекта по разработке иерархической классификации гликозил-гидролаз и их гомологов. На основе ныне существующей международной двухуровневой (семейство/клан) классификации, представленной на сайте CAZy, предполагается разработать многоуровневую (фолд/ суперсемейство/ клан/ семейство/ подсемейство) классификацию [1]. К настоящему времени нами уже разработаны основные принципы классификации и исследованы около десяти конкретных семейств.
Дипломная работа будет представлять исследование одного конкретного семейства гликозил-гидролаз (или нескольких близкородственных). Целью работы является исследование филогенетических взаимоотношений белков внутри изучаемого семейства и выявление их эволюционных связей с другими семействами белков. На основании результатов работы будет уточнено место исследуемых белков в иерархической классификации гликозил-гидролаз.
Основные этапы и предполагаемые методические подходы для решения задачи:
– анализ литературы по классификации гликозил-гидролаз и освоение базы данных CAZy (http://www. cazy. org/);
– поиск новых представителей исследуемого семейства путём скрининга баз данных аминокислотных и нуклеотидных последовательностей (программы семейства blast), создание базы данных;
– попарное сравнение аминокислотных последовательностей (анализ результатов blast): выявление дублей (более 95% идентичности), неполных последовательностей (фрагменты белков), локальных сдвигов рамки считывания; предварительное разбиение семейства на подсемейства (более 30% идентичности);
– множественное выравнивание отобранных последовательностей (программа BioEdit): определение доменной структуры белков, исправление локальных сдвигов рамки считывания, выявление возможных компонентов активных центров гликозил-гидролаз;
– филогенетический анализ с помощью программ из пакета Phylip, визуализация построенных филогенетических деревьев (программа TreeView): уточнение разбиения семейства на подсемейства;
– анализ подсемейств: выявление корреляций с таксономическим положением организмов-хозяев генов и с энзиматическими активностями ферментов;
– поиск отдалённых гомологов для белков анализируемого семейства (программа PSI-BLAST), определение их принадлежности к ранее известным семействам, сравнительный анализ белков-гомологов, выявление эволюционных взаимоотношений;
– уточнение существующей классификации гликозил-гидролаз в отношении изучаемой группы семейств.
Более подробно методические подходы изложены в статье [2].
В качестве примеров успешного решения аналогичных задач могут служить публикации [3,4,5].
Работа [5] выполнена студенткой ФББ
(http://kodomo. cmm. /~kuzzia/index. html) в качестве студенческого проекта
1. D. G. Naumoff. Development of a hierarchical classification of the TIM-barrel type glycoside hydrolases. Proceedings of the Fifth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. July 16-22, 2006. Novosibirsk. Russia. V.1. P.294-298.
PDF: http://www. bionet. nsc. ru/meeting/bgrs2006/BGRS_2006_V1.pdf
2. . Филогенетический анализ семейства белков-гомологов. Zbio. 2006. V.1. Art.3.
Текст: http:///bio/001/003.html.
3. D. G. Naumoff. GH97 is a new family of glycoside hydrolases, which is related to the б-galactosidase superfamily. BMC Genomics. 2005. V.6. Art.112.
PDF: http://www. /content/pdf/1471-2164-6-112.pdf
4. . Филогенетический анализ б-галактозидаз семейства GH27. Молекулярная биология. 2004. Т.38. N.3. P.463-476.
PDF: http://bioinform. genetika. ru/members/Naumoff/MB2004E. pdf
5. A. Y. Kuznetsova, D. G. Naumoff. Phylogenetic analysis of COG1649, a new family of predicted glycosyl hydrolases. Proceedings of the Fifth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. July 16-22, 2006. Novosibirsk. Russia. V.3. P.179-182.
PDF: http://www. bionet. nsc. ru/meeting/bgrs2006/BGRS_2006_V3.pdf
Руководитель:
в. н.с., к. б.н. (http://bioinform. genetika. ru/members/Naumoff/index. htm)
Лаборатория Биоинформатики (http://bioinform. genetika. ru/index. htm)
Государственный Научно-Исследовательский Институт Генетики и Селекции Промышленных Микроорганизмов (http://www. genetika. ru/)
Электронная почта: daniil_naumoff[a]genetika. ru и daniil_naumoff[a]
