Занятие 8.

Срок выполнения заданий — 12 апреля 2011 г.
Можно выполнять творческие варианты заданий Б.Буркова

  1. Объясните, что значит код заданного фермента.

    2. Заданный фермент - это ваш белок, если он является ферментом, или белок из таблицы
    Откройте страницу БД UNIPROT с описанием заданного белка
    Найдите ЕС код фермента.

    В отчете нужно привести

    1. сам код;
    2. расшифровку для каждого его пункта на русском и английском языках;
    3. уравнение катализируемой реакции;
    4. графическое изображение катализируемой реакции.

    Для этого следует зайти на страницу International Union of Biochemistry and Molecular Biology и далее проследовать по ссылкам - в соответствии с кодом фермента.

    Примечания. Нужные сведения можно найти на разных сайтах, однако лучше использовать первоисточник.

    Подсказка.Для некоторых ферментов, например, для протеаз или нуклеаз, вы вряд ли найдете уравнение реакции и графическое изображение. В таком случае используйте словесное описание реакции.

    *Дополнительную информацию о ферменте можно получить, просмотрев ссылки на странице, посвященной коду фермента, например, ссылку на PDB. Не увлекайтесь, укажите лишь то, что показалось наиболее интересным.

  2. Определите, в каких метаболических путях участвует изучаемый фермент.

    3. В документе UNIPROT с описанием заданного белка найдите имя локуса его гена.
    Откройте главную страничку БД KEGG и проведите поиск гена по названию его локуса.

    Подсказка Принятый в KEGG идентификатор штамма Escherichia coli K12 - eco. Добавление его к имени локуса позволит избежать находок из других штаммов. Синтаксис: eco:b1111, где b1111 – имя локуса.

    В открышемся документе найдите описание метаболических путей, ассоциированных с изучаемым геном. Для каждого из них запишите в отчет идентификатор KEGG, английское и русское название. Карту первого из указанных путей (только не общую карту "Metabolic pathways"!) прикрепите к отчету в виде отдельного графического файла JPEG.

  3. Найдите в KEGG структурные формулы заданных соединений.

    4. Откройте страницу оглавления KEGG. Найдите ссылку на базу данных химических соединений (KEGG LIGAND). Проведите поиск по каждому из названий веществ (поиск надо проводить по английским названиям!)

    В отчете для каждого соединения нужно привести следующие сведения:

  4. Найдите метаболический путь от одного заданного вещества к другому

    5. Для поиска реактантов (или, как часто говорят, интермедиатов или лигандов), а также ферментов в БД KEGG Pathway есть два инструмента: "Search objects in pathways" и "Color objects in pathways". Предлагается работать со вторым.

    В поле запроса введите найденные в упр.3 идентификаторы соединений. Укажите, что хотите раскрасить первое соединение красным, а второе - зеленым. Синтаксис показан на примерах справа от поля запроса. После ввода запроса на экране появится список карт. Откройте ту, для которой указаны два идентификатора. Убедитесь в том, что оба вещества раскращены. Попробуйте найти путь от одного соединения к другому. Будьте внимательны! Следите за направлением стрелок, некоторые реакции идут только в одну сторону! Если возможно несколько путей – выбирайте кратчайший!

    Определите, есть ли направление у найденного пути. Другими словами, ведет ли путь от первого заданного соединения ко второму, или от второго – к первому, или, возможно, все реакции идут в обоих направлениях, и, соответственно, направления нет. Результат внесите в отчет, укажите название пути, 2 названия заданных соединений, а между ними стрелочку, показывающую направление. Например:

    Выбранная цепочка ферментативных реакций:
    путь: фиксация углерода при фотосинтезе,
    цепочка: рибулозо-1,5-бис-фосфат →глицероальдегид-3-фосфат

    Найденный путь надо отметить на карте. Если подвести курсор к любому интермедиату на карте, высветится код данного соединения. Выпишите коды всех промежуточных соединений. Вернитесь к страничке с запросом, введите идентификаторы как заданных соединений, так и всех промежуточных. Укажите, что хотите отметить все промежуточные соединения желтым цветом. А раскраска заданных соединений должна зависеть от направления, если направления у пути нет, то оба выделите зеленым цветом, а, если есть, то первое выделите красным, а последнее – зеленым.

    Раскрашенную карту прикрепите к отчету как отдельный графический файл формата PNG.

  5. Сравните метаболические пути у разных организмов

    6. Определите, возможна ли выбранная в упр.4 цепочка ферментативных реакций у организмов, перечисленных в таблице ниже. Для этого переведите общую карту (Reference map) в режим, соответствующий выбранному организму. Результаты внесите в таблицу.

    Возможность выбранной цепочки ферментативных в разных организмах с известными полными геномами.
    Организм Возможна ли цепочка реакций
    (да/нет/неизвестно)    		 Обоснование
    Escherichia coli K-12 MG1655    
    Archaeoglobus fulgidus    
    Arabidopsis thaliana    
    Homo sapiens    
    Примеры:
    Methanococcus janaschii  да присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций
    Homo sapiens  нет неизвестен ген фермента, катализирующего 13-ую стадию (EC 13.13.13.13)
    Arabidopsis thaliana  нет из 186 необходимых ферментов найдены гены только для одного

    Заполненная таблица приводится в отчете. Кроме того, прикрепите к отчету одну карту для организма, в котором искомая цепочка обнаружена.

  6. Сравните ферменты из далеких организмов

    1. С помощью одного запроса к SRS найдите ферменты с заданным ЕС кодом у человека и археи Archaeoglobus fulgidus. В отчете приведите сам запрос и укажите сколько разных(не совпадающих на 100%) последовательностей с одним и тем же ЕС кодом было найдено у каждого из организмов.

      Подсказка.При поиске нужно снять опцию использования маски (в отчете объясните, зачем).Для упрощения запроса воспользуйтесь тем, что для белков приняты короткие имена, оканчивающиеся на "_Ecoli", "_Human", "_Metja" и т.д. Окончание имени дла заданной археи определите сами. Для отсева идентичных последовательностей используйте ccылку на UNIREF100.

    2. Сравните доменную организацию (по PFAM) найденных белков. Для этого используйте режим SW_InterProMatches для просмотра находок. Если получили более 2-х находок, то укажите наиболее сходные и наиболее различающиеся по доменной структуре. Для дальнейшей работы выберите по одному белку из археи и из человека с наиболее похожей доменной структурой.

    3. *Определите % совпадения последовательностей гомологичных доменов из археи и человека. Если доменов несколько, то выберите один, самый длинный.

    4. С помощью инструментов KEGG найдите для выбранного человеческого белка лучшего ортолога из архей, а для архейного –- лучшего ортолога у эукариот.

      Подсказка. Найдите документ KEGG с описанием гена нужного белка по схеме, описанной в упр.2. На найденной страничке щелкните по кнопке "Ortholog", а в открывшемся окне выберите опцию Best-best (bidirectional best hit), укажите нужную группу организмов и щелкните по кнопке "GO".

      В отчете укажите имена найденных ортологических генов, имена соответствующих организмов и краткую характеристику степени сходства последовательностей, например, возьмите из SSDB KEGG % совпадения и длину выравнивания.

    В кратком (на один абзац) резюме опишите результаты сравнения одинаковых ферментов у далеких организмов.