Multiple-alignment and -sequence searches

(by Sean R. Eddy)

다수의 서열들의 비교는 단순한 서열상동성으로서는 분명치 않은 유전자 기능들을 보여줄 것이다.

이 장에서는 Caenorhabditis elegans의 예를 사용하여 다수배열 (multiple alignment)과 다수서열에 근거한 검색들 (multiple-sequence-based searches)에 대하여 기술하겠다.

대부분의 새로운 서열들은 서열 데이터베이스에 있는 어떤 것과도 유사성을 가지지 않는 새로운 것으로 여기곤 한다. 게놈분석의 결과로 이러한 상황은 점차 개선되어가고 있다. 새로운 서열들은 여러 가지 특성이 밝혀지지 않은 서열들과 유사한 것으로 발견되곤 한다.

다수서열들의 배열을 수행하고 그것의 윤곽 (profile)을 만들 수 있는 소프트웨어 package들이 있다. Profile들은 주어진 잔기가 배열된 열에서 보여줄 수 있는 빈도로부터 유추된 position-specific scoring 정보를 반영한다. 서열 집단들은 우선 중요한 잔기나 모티브들을 보존하기 때문에 이러한 정보는 가끔 보다 정밀한 데이터베이스 검색을 가능케 한다.

대부분의 새로운 profile software는 HMM들이라 불리는 통계적인 방법에 근거하고 있다. 여기서는 다수배열에 근거한 유사성검색의 실제적인 보기를 제시할 것이다. 여기서 논의되는 AH6.8  분석의 입력과 출력에 관한 자료는 http://www.genetics.wust1.edu/eddy/publications/tigs-9808에서 찾아볼 수 있다.

An example sequence

C. elegans 게놈에서 처음에는 nematode에 특이적이라고 생각했던 여러 가지 큰 paralogous 유전자 집단들이 G-protein-coupled receptor들 (GPCRs)로 추정되어 분류되어 왔다. Nematode 서열들과 다른 생물체들의 알려진 GPCRs 사이의 유사성을 찾아내는 것은 간단치 않은 작업이다; 단순한 BLAST 검색으로는 먼 유사성을 찾아내기에 충분치 않다. 여기서 GPCR 유전자 sra-4 (Wormpep AH6.8; SWISS-PROT SRA4_CAEEL; 329 amino acids)로 추정되는 것과 다른 생물체에서 알려진 기능의 단백질 사이의 중대한 유사성을 찾기위한 과정들을 기술해보도록 하겠다.

AH6.8을 query 로 사용하여 NCBI의 BLAST 검색 (BLASTP2.0.4, default options, versus 319,187 sequences in the nr database on 30 July 1998)을 실시하면 E value가 <0.01인 것이 46개가 얻어진다. 이들 중 하나를 제외한 모두 것은 특성이 밝혀지지 않은 C. elegans 서열들에 해당된다. Top-score를 가지는 non-worm hit들은 mitochondrial L11 ribosomal protein (SWISS-PROT RM11_ACACA; E = 0.002)와 ornithine decarboxylase (SWISS-PROT DCOR_YEAST; E = 0.44)이다. RM11_ACACA의 E value는 중요성의 경계에 있지만 더많은 정보 없이는 믿기에 너무 낮은 값은 아니다. 따라서 첫눈에 AH6.8은 nematode에 특이적인 큰 유전자 집단의 일원으로 보인다.

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