Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Cómputo

Bioinformatics

Práctica 5

Chávez Ramos Francisco

Profesor Jorge Luis Rosas Trigueros

22/Mayo/2015

29/Mayo/2015

Marco TeóricoLa hemoglobina (HB) es una proteína globular, que está presente en altas concentraciones en lo glóbulos rojos y se encarga del transporte de O2 del aparato respiratorio hacia los tejidos periféricos; y del transporte de CO2 y protones (H+ ) de los tejidos periféricos hasta los pulmones para ser excretados. Los valores normales en sangre son de 13 – 18 g/ dl en el hombre y 12 – 16 g/ dl en la mujer.

La hemoglobina es una proteína con estructura cuaternaria, es decir, está constituida por cuatro cadenas polipeptídicas, dos α y dos β (hemoglobina adulta- HbA); dos α y dos δ (forma minoritaria de hemoglobina adulta- HbA2- normal 2%); dos α y dos γ (hemoglobina fetal- HbF). En el feto humano, en un principio, no se sintetizan cadenas alfa ni beta, sino zeta (ζ ) y épsilon (ξ) (Hb Gower I). Al final del primer trimestre la subunidades α han reemplazado a las subunidades ζ (Hb Gower II) y las subunidades γ a los péptidos ξ. Por esto, la HbF tiene la composición α2γ2. Las subunidades β comienzan su síntesis en el tercer trimestre y no reemplazan a γ en su totalidad hasta algunas semanas después del nacimiento. Las cadenas polipeptídicas alfa contienen 141 aminoácidos, las no alfa 146 (β, γ, δ) y difieren en la secuencia de aminoácidos. Se conoce desde hace décadas la estructura primaria de las cuatro cadenas de Hb normales. La estructura secundaria es muy similar: cada una exhibe 8 segmentos helicoidales designados con las letras A a la H. Entre ellos se encuentran 7 segmentos no helicoidales. Cada cadena α está en contacto con las cadenas β, sin embargo, existen pocas interacciones entre las dos cadenas α o entre las dos cadenas β entre sí. Las cuatro cadenas polipeptídicas de la Hb contienen cada una un grupo prostético, el Hem, un tetrapirrol cíclico (fig. 2), que les proporciona el color rojo a los hematíes. Un grupo prostético es una porción no polipeptídica que forma parte de una proteína en su estado funcional. El átomo de hierro se encuentra en estado de oxidación ferroso (+2) y puede formar 5 o 6 enlaces de coordinación dependiendo de la unión del oxígeno a la Hb (oxiHb, desoxiHb). Cuatro de estos enlaces se producen con los nitrógenos pirrólicos de la porfirina en un plano horizontal. El quinto enlace de coordinación se realiza con el nitrógeno del imidazol de una histidina denominada histidina proximal. Finalmente, el sexto enlace del átomo ferroso es con el O2, que además está unido a un segundo imidazol de una histidina denominada histidina distal. Tanto el quinto como el sexto enlace se encuentran en un plano perpendicular al plano del anillo de porfirina. La parte porfirínica del Hem se sitúa dentro de una bolsa hidrofóbica que se forma en cada una de las cadenas polipeptídicas.

Comparación de hemoglobina de diferentes animales

Descargar archivos

Ingresar a la página www.uniprot.org, ver Figura 1.

Nuestra primera búsqueda de prueba será sobre la ubiquitina. Seleccionaremos la correspondiente al humano y nos mostrara un resumen de la función, taxonomía, localización subcelular, patología y algunos datos más sobre la molécula, ver Figura 2.

Figura 1, ventana principal de la página uniprot.

Ahora que ya observamos cómo funciona la página, buscaremos la secuencia de la hemoglobina de:

5 primates

5 peces

5 anfibios

5 gusanos

5 osos

Ailuropoda melanoleuca

Nasua Nasua

Figura 2, secuencia química de la molécula de ubiquitina.

Se recomienda seleccionar y descargar los archivos cuya hemoglobina sea subunidad alfa, ver Figura 3.

Al descargar los archivos seleccionados, solo se guardara en un archivo .fasta , Ver Tabla 1.

Nota solo se encontraron 4 osos.

sp|P26915|HBA_NASNA Hemoglobin subunit alpha OS=Nasua nasua GN=HBA PE=1 SV=1 VLSPADKTNIKSTWEKIGSHASEYGGEALERTFASFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVAEALTNAVAHLDDLPGALSTLSDLHAYKLRVDPVNFKFLSHCLLVTLASHHPAEFTPAVHASLDKFFSSVSTVLTSKYR

>tapir

sp|P69905|HBA_HUMAN Hemoglobin subunit alpha OS=Homo sapiens GN=HBA1 PE=1 SV=2MVLSPADKTNVKAAWGKVGAHAGEYGAEALERMFLSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKGHGKKVADALTNAVAHVDDMPNALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLAAHLPAEFTPAVHASLDKFLASVSTVLTSKYR

>humano

sp|P01923|HBA_GORGO Hemoglobin subunit alpha OS=Gorilla >lemur

Figura 3, Solo se seleccionan los archivos alfa y se almacenan en la canasta, para después descargarlos

gorilla gorilla GN=HBA PE=1 SV=1VLSPADKTNVKAAWGKVGAHAGDYGAEALERMFLSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKGHGKKVADALTNAVAHVDDMPNALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLAAHLPAEFTPAVHASLDKFLASVSTVLTSKYRsp|P63108|HBA_MACMU Hemoglobin subunit alpha OS=Macaca mulatta GN=HBA PE=1 SV=2MVLSPADKSNVKAAWGKVGGHAGEYGAEALERMFLSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKGHGKKVADALTLAVGHVDDMPNALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLAAHLPAEFTPAVHASLDKFLASVSTVLTSKYR

>gorila

sp|Q7M3B8|HBA1_HAPGR Hemoglobin subunit alpha-1 OS=Hapalemur griseus GN=HBA1 PE=1 SV=1VLSSADKTNIKTAWGAIGSHAADHGAEALERMFLSFPTTKTYFPHFDMSHGSGQIAHGKKVADALTNAVGHIDDMPGALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLASHHPAEFTPAVHASLDKFFAAVSTVLTSKYR

>macaco

sp|P06635|HBA_PONPY Hemoglobin subunit alpha OS=Pongo pygmaeus GN=HBA1 PE=2 SV=2MVLSPADKTNVKTAWGKVGAHAGDYGAEALERMFLSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKDHGKKVADALTNAVAHVDDMPNALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLAAHLPAEFTPAVHASLDKFLASVSTVLTSKYR

>horangutan

sp|P02019|HBA1_ONCMY Hemoglobin subunit alpha-1 OS=Oncorhynchus mykiss GN=hba1 PE=1 SV=1SLTAKDKSVVKAFWGKISGKADVVGAEALGRDKMLTAYPQTKTYFSHWADLSPGSGPVKKHGGIIMGAIGKAVGLMDDLVGGMSALSDLHAFKLRVDPGNFKILSHNILVTLAIHFPSDFTPEVHIAVDKFLAAVSAALADKYR

>salmón

sp|P11748|HBA_THUTH Hemoglobin subunit alpha OS=Thunnus thynnus GN=hba PE=1 SV=1TTLSDKDKSTVKALWGKISKSADAIGADALGRMLAVYPQTKTYFSHWPDMSPGSGPVKAHGKKVMGGVALAVTKIDDLTTGLGDLSELHAFKMRVDPSNFKILSHCILVVVAKMFPKEFTPDAHVSLDKFLASVALALAERYR

>atun

sp|Q1AGS5|HBA1_ARCGL Hemoglobin subunit alpha-1 OS=Arctogadus glacialis GN=hba1 PE=1 SV=3MSLSSKDKATVKEFFGKMSTRSDDIGAEALSRLVAVYPQTKSYFSHWKDASPGSAPVRKHGITIMGGVYDAVTKIDDLKGGLLSLSELHAFMLRVDPVNFKLLAHCMLVCMSMVFPEEFTPQVHVAVDKFLAQLALALAEKYR

>bacalao

sp|P84653|HBA1_COTGO Hemoglobin subunit alpha-1 OS=Cottoperca gobio GN=hba1 PE=1 SV=2MSLTEKDKAAVRALWGKISKSADAIGADALSRMLFVYPQTKTYFTHWPDLSPGSVHVKKHGKNVMGGIALAVSKIDDLTNGLMELSEQHAYQLRVDPANFKILSHCILVVVSIMYPKDFTPEAHVSLDKFLSGV

>gobo

SLALAERYRsp|P23016|HBA_CYGMA Hemoglobin subunit alpha OS=Cygnodraco mawsoni GN=hba PE=1 SV=1SLSDKDKAAVKALWTTISKSSDAIGNDALSRMIVVYPQTKTYFSHWPDVTPGSTHIRDHGKKVMGGISLAVSKIDDLKTGLFELSEQHAFKLRVDPANFKILNHCILVVIATMFPKEFTPEAHVSLDKFLSGVALALAERYR

>dragón

sp|P02011|HBA3_LITCT Hemoglobin subunit alpha-3 OS=Lithobates catesbeiana PE=1 SV=1SLSASEKAAVLSIVGKIGSQGSALGSEALTRLFLSFPQTKTYFPHFDLTPGSADLNTHGGKIINALAGAANHLDDLAGNLSSLSDLHAYNLRVDPGNFPLLAHIIQVVLATHFPGDFTAEVQAAWDKFLALVSAVLTSKYR

>rana

sp|P10783|HBA1_TRICR Hemoglobin subunit alpha-1 OS=Triturus cristatus PE=1 SV=1MKLSADDKHNVKAIWEHVKGHEEAIGAEALCRMFTSLPTTRTYFPTKDIKEGSSFLHSHGKKVMGALSNAVAHIDDIDGALSKLSDKHAEELMVDPANFPKLAHNILVVLGIHLKPHLTYSVHSSVDKFLATVGYVLASKYR

>warty

sp|P11896|HBA3_PLEWA Hemoglobin larval subunit alpha OS=Pleurodeles waltl PE=2 SV=1MVLSAEEKALVVGLCGKISGHCDALGGEALDRLFASFGQTRTYFSHFDLSPGSADVKRHGGKVLSAIGEAAKHIDSMDQALSKLSDLHAYNLRVDPGNFQLLSHCIQAVLAAHFPADFTPQCQAAWDKFLAAVSAVLTSKYR

>ibérico

sp|P83113|HBA2_TELPE Hemoglobin subunit alpha-2 (Fragment) OS=Telmatobius peruvianus PE=1 SV=1DDRSHILAIWPSVASHGADYGGEALYRLFLSNPQTKTYFPNFDFHKDSPQIKAHGKKVVDALTEASKHLDNINGALSKLFDLHAFELRVDPGNFPLLAHHINVTIAVMFPDDKFDIAHHQLDKFLAAVGGSLTSKYR

>andino

sp|P02015|HBA_AMBME Hemoglobin subunit alpha OS=Ambystoma mexicanum GN=HBA PE=1 SV=2MFKLSGEDKANVKAVWDHVKGHEDAFGHEALGRMFTGIEQTHTYFPDKDLNEGSFALHSHGKKVMGALSNAVAHIDDLEATLVKLSDKHAHDLMVDPAEFPRLAEDILVVLGFHLPAKFTYAVQCSIDKFLHVTMRLCISKYR

>axolotl

tr|Q8IFK4|Q8IFK4_RIFPA Hemoglobin A1 chain (Fragment) OS=Riftia pachyptila GN=hbA1 PE=1 SV=1WAKAYGIGAARSKFGDALWRNVFNYAPNARDIFESVNSKDMASPEFKAHIARVLGGLDRVISMLDNQATLDADLAHLKSQHDPRTIDPVNFVVFRKALIATVAGTFGVCFDVPAW

>burbo

sp|P09966|GLB2_TYLHE Extracellular globin-2A OS=Tylorrhynchus heterochaetus PE=1 SV=1SSDHCGPLQRLKVKQQWAKAYGVGHERVELGIALWKSMFAQDNDARDLFKRVHGEDVHSPAFEAHMARVFNGLDRVISSLTDEPVL

>tubo

NAQLEHLRQQHIKLGITGHMFNLMRTGLAYVLPAQLGRCFDKEAWAACWDEVIYPGIKHDtr|Q9BKE9|Q9BKE9_EUDVA Globin chain a1 OS=Eudistylia vancouveri PE=2 SV=1MLLKVLLITACLVATALAGCNEIKRLKVKLQWAQSFGFENTREDFEDELFRNFFKRKPDAPEKFFTRVRGDNIYSPEFRAFGMRVASGLDMVLSLSDDEAAFQAALAFLKAQHAPLGIGAEFNLAFKEAVLDTVAAHVGRCFDKDAWNACMEIIMTGIQS

>morina

tr|Q9NAV8|Q9NAV8_9ANNE Dehaloperoxidase A OS=Amphitrite ornata PE=1 SV=1MGFKQDIATIRGDLRTYAQDIFLAFLNKYPDERRYFKNYVGKSDQELKSMAKFGDHTEKVFNLMMEVADRATDCVPLASDANTLVQMKQHSSLTTGNFEKLFVALVEYMRASGQSFDSQSWDRFGKNLVSALSSAGMK

>plumero

sp|Q7M419|GLBA1_OLIMA Extracellular giant hemoglobin major globin subunit A1 OS=Oligobrachia mashikoi GN=ghbA1 PE=1 SV=2MKVLIIFACLVVMASAVCNRLEQILVKTQWAQSYGEAENRAAFSRDLFSELFNIQGSSRALFSGVGVDDMNSAAFTAHCLRVTGALNRLISQLDQQATINADLAHLAGQHASRNLDASNFAAMGQAVMSVVPTHLDCFNQHAWGECYERIASGISG

>ornata

sp|P68235|HBA_URSMA Hemoglobin subunit alpha OS=Ursus maritimus GN=HBA PE=1 SV=2MVLSPADKSNVKATWDKIGSHAGEYGGEALERTFASFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVADALTTAAGHLDDLPGALSALSDLHAHKLRVDPVNFKFLSHCLLVTLASHHPAEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYR

>polar

sp|P68236|HBA_URSTH Hemoglobin subunit alpha OS=Ursus thibetanus GN=HBA PE=1 SV=2MVLSPADKSNVKATWDKIGSHAGEYGGEALERTFASFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVADALTTAAGHLDDLPGALSALSDLHAHKLRVDPVNFKFLSHCLLVTLASHHPAEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYR

>asiático

sp|P68237|HBA_HELMA Hemoglobin subunit alpha OS=Helarctos malayanus GN=HBA PE=1 SV=2MVLSPADKSNVKATWDKIGSHAGEYGGEALERTFASFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVADALTTAAGHLDDLPGALSALSDLHAHKLRVDPVNFKFLSHCLLVTLASHHPAEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYR

>malayo

sp|P18970|HBA_AILME Hemoglobin subunit alpha OS=Ailuropoda melanoleuca GN=HBA PE=1 SV=2MVLSPADKTNVKATWDKIGGHAGEYGGEALERTFASFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVADALTTAVGHLDDLPGALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLASHHPAEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYR

>panda

sp|P20243|HBA_MUSPF Hemoglobin subunit alpha-1/2 >hurón

OS=Mustela putorius furo PE=1 SV=1VLSPADKTNVKSTWDKIGGHAGEYGGEALERTFASFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKAHGKKVADALTNAVAHVDDLPGALSALSDLHAYKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLACHHPAEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYRsp|P60529|HBA_CANFA Hemoglobin subunit alpha OS=Canis familiaris GN=HBA PE=1 SV=1VLSPADKTNIKSTWDKIGGHAGDYGGEALDRTFQSFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVADALTTAVAHLDDLPGALSALSDLHAYKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLACHHPTEFTPAVHASLDKFFAAVSTVLTSKYR

>chihuahua

sp|P60530|HBA_CANLA Hemoglobin subunit alpha OS=Canis latrans GN=HBA PE=1 SV=2MVLSPADKTNIKSTWDKIGGHAGDYGGEALDRTFQSFPTTKTYFPHFDLSPGSAQVKAHGKKVADALTTAVAHLDDLPGALSALSDLHAYKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLACHHPTEFTPAVHASLDKFFTAVSTVLTSKYR

>coyote

sp|P41327|HBA_LYNLY Hemoglobin subunit alpha OS=Lynx lynx GN=HBA PE=1 SV=1VLSAADKSNVKACWGKIGSHAGDYGTEALERTFCSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKAHGQKVADALTQAVAHIDDLPNALSALSDLHAYKLRVDPVNFKFLSHCLLVTLACHHPAEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYR

>lince

sp|P63109|HBA_PANON Hemoglobin subunit alpha OS=Panthera onca GN=HBA PE=1 SV=2MVLSSADKNNVKACWGKIGSHAGEYGAEALERTFCSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVQAHGQKVADALTKAVAHINDLPNALSDLSDLHAYKLRVDPVNFKFLSHCLLVTLACHHPEEFTPAVHASLDKFFSAVSTVLTSKYR

>pantera

Como se puede observar en la tabla después del > asignamos el nombre del animal al que le pertenece la secuencia de hemoglobina.

Después de hacer esto ahora ingresaremos a la página http://www.ebi.ac.uk-/Tools/msa/clustalw2/ en la página nos da una recomendación de migara a clustal omega, ya que alguna de la funciones fueron retiradas del anterior.

Dentro del programa cargaremos el archivo .fasta, ver Figura 4.

Tabla 1, Secuencia de la hemoglobina de los diferentes animales.

Al terminar de cargar el archivo, nos mostrar una serie de resultados, para poder ver más a detalle estos daremos clikc en la opción Show Colors, ver Figuras 5, 6 y 7.

Figura 4, Ventana donde cargaremos el archivo para comparar las secuencias.

Figura 5, Grafico se muestran en colores diferentes las proteínas.

Y como se mantiene en una posición la misma proteína pero en diferentes animales.

Ahora daremos click en la opción Phylogenetic Tree, ver Figura 8.

Figura 6, Grafico se muestran en colores diferentes las proteínas.

Y como se mantiene en una posición la misma proteína pero en diferentes animales.

Figura 7, Grafico se muestran en colores diferentes las proteínas.

Y como se mantiene en una posición la misma proteína pero en diferentes animales.

Figura 8, Árbol filogenético, se observa que tan parecida es la secuencia de un animal a otro.

Conclusiones y Recomendaciones

Podemos concluir que la utilización de diversos repositorios de datos para poder compartir y comprobar las secuencias de aminoácidos en diferentes hemoglobinas de varios tipos de seres vivos es importante para incrementar los experimentos.

Aunque existen diferentes tipos de secuencias al utilizar el segundo programas, se puede observar que en algunos casos los aminoácidos se mantienen en una misma posición, esto puede deberse a la importancia para adaptarse al medio natural por parte de la especie o en los procesos intracelulares.

Es interesante comprobar otro tipo de moléculas de varios animales y ver de igual modo cual es la más parecida entre ellos, ya que debido a esta semejanza es por la cual se utilizan algunos animales para poder experimentar con ellos productos farmacéuticos antes que salgan al mercado.

Biografías

1.- Brandan, Nora, “Hemoglobina”, https://docs.moodle.o Brandan, Norarg/all/es/images_es/5/5b/Hemoglobina.pdf, 2008.

2.- UniProtKB, http://www.uniprot.org/uniprot/?query=hemoglobin+fish&sort=score, 2015

3.- ClustalW2, http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/, 2015.