Глава 2. Материалы и методы биоинформационного анализа beta 1 adrenergic receptor.

Для получения первичных данных по белкам была использована программа UniProtKB (https://www.uniprot.org/) швейцарского института биоинформатики.

UniProt Knowledgebase (UniProtKB) является центральным узлом для сбора функциональной информации о белках с точной, последовательной и богатой аннотацией. В дополнение к фиксации основных данных, дополнительная информация является обязательной для каждой записи UniProtKB (в основном, аминокислотные последовательности, имя или описание белка, таксономические данные и цитаты). Это включает в себя широкое признание биологических онтологий, классификации и перекрестные ссылки, и явные признаки качества аннотации в виде доказательной атрибуции экспериментальных и расчетных данных. База содержит 58 миллионов белков.

Интерфейс UniProtKB

В настоящее время является одной из самой мощной баз, аккумулирующих по белкам.

В этой базе данных содержаться ссылки на 2 наиболее употребительных, крупнейших баз данных, в которых содержится информация по белкам – ModBase и PDBe. ModBase – база данных 3D структур, построенных на основе сравнительного моделирования.

Для исследования необходимого нам подвида нашего рецептора мы скачали нуклеотидные последовательности в расширении.fasta, которые мы скачали с интернет ресурса UniProt (Рис.1). Для достоверности результатов нашего исследования мы взяли 5 проверенных последовательности: человек, мышь, свинью, кролика, овцу.

Рис.1 Банк данных UniprotKB. Результаты поиска по ADRB1 рецептора.

Для обработки и построения данных использовались:

· электронная таблица Exel

· BLAST (англ. BasicLocalAlignmentSearchTool)— семейство компьютерных программ, служащих для поиска гомологов белков или нуклеиновых кислот, для которых известна первичная структура (последовательность) или её фрагмент.

После мы провели выравнивание данных последовательностей в программе ClustalX 2.1 (Рис.2). Попарно сравнивая модель человека с моделью животного, мы получили результаты в виде цветовой шкалы где каждому цвету соответствует определенная аминокислота: синий- гидрофобные аминокислоты, оранжевый- глицин, красный- положительно заряженные аминокислоты, зеленый- полярные аминокислоты, фиолетовый- отрицательно заряженные аминокислоты, желтый- пролин, белый- несоответствия.

· Clustal (https://www.clustal.org) - программа идентична программе blast.

Интерфейс Clustal

· UniProt (https://www.uniprot.org/) это комплексное, качественное и свободно доступны в базе данных последовательности белка и функциональной информации, много записей, будучи производной от секвенирование генома проектов. Он содержит большой объем информации об биологические функции белков, полученных из исследовательской литературы.

В системе BLAST (модуль BLAST P) оценками сходства белков служили 5 показателей: Max score - Максимальная оценка выравнивания из базы данных последовательностей;
Total score - Общий балл от всех выравниваний;
Query cover - процент запросов, охватывающих выравнивание последовательностей базы данных;
Значение E – значение показывает достоверность данного выравнивания;
Max ident - самый высокий процент идентичности.
На основе параметров обеих программ составляем итоговую таблицу сравнения. Т. к. величины имеют различные размерности, переводим данные в ранговую форму.

Наименьшее значение в колонке «Общее» говорит о наибольшей схожести последовательностей человека и данного организма.

Вывод:

На основе значений, полученных при сравнении аминокислотных последовательностей рецептора ADRB1 человека и других организмов было установлено:

· Наиболее похожим по первичной структуре на ADRB1 человека является мышь. Следовательно, это животное можно использовать в лабораторных исследованиях при поиске агонистов или антагонистов P2RY1.

· Наименее схожим организмом является овца.

· Программа Chem3D Ultra 8.0 (www.cambridgesoft.com) используется для построения структурных моделей в биоинформатике и предполагает изображение геометрии объекта, его поверхности, среды объекта, цвета.

Интерфейс Chem3D Ultra 8.0

· Поиск и сравнение 3D-моделей. Выделение трансмембранных и топологических доменов, сайтов связывания.

На сайте Modbase представлено множество моделей P2RY1 человека. Необходимо из них найти наиболее качественную модель.

Критерии качества модели: модель считается качественной, если показатель
надежный (зеленый), некачественной, если показатель ненадежный (красный).