Рис. 1. Граф взаимодействий для выбранного белка. Цвет ребра отражает тип взаимодейстивия между белками: зеленый - консервативное окружение, синий - совместная встречаемость, красный - сшивка между белками. Каждая вершина графа отражает свой белок: Sden_2639 (красный) - выбранный белок - сукцинилглутамат десукцинилаза/аспартоацилаза; Sden_2641 (желтый), Sden_1891 (светло-зеленый) - гипотетический белок; rimK2 (зеленый), rimK1 (бирюзовый) - S6 модифицирующий фермент RimK; Sden_2637 (синий) - фумарилацетоацетат гидролаза.

        Выбранный белок сукцинилглутамат десукцинилаза/аспартоацилаза (Sden_2639) обладает гидролазной активностью, действуя на эфирные связи. rimK2 (Sden_2640) и rimK1(Sden_2398) - α-L-глутамат лигаза 2 и 1 очень схожи и выполняют одинаковые функции: лигирование аминокислот, участие в трансляции, модификация клеточных белков (в особенности добавление глутамата к С-концу рибосомального белка S6), связывание различных лигандов - ионы магния, марганца, АТФ. Фумарилацетоацетат гидролаза (Sden_2637) - последний фермент в катаболизме тирозина, гидролизирует фумарилацетоацетат на фумаровую и ацетоуксусную кислоты. Примечателен то факт, что схожие с этой гидролазой ферменты больше не встречается в бактерии Shewanella denitrificans, хотя для других белков наблюдаются схожие белки. Остальные два белка с генами Sden_2641 и Sden_1891 являются гипотетическими, поэтому про их функции ничего нельзя сказать, однако последовательности этих двух белков весьма схожи, что говорит о их схожей функции. Стоит отметить, что 4 белка, взаимодействующие с моим, сшиты (Рис.1). Скорее всего, они составляют какую-то функциональную единицу или катализируют последовательные реакции.

        К сожалению, в базе данных KEGG недостаточно данных, чтобы сказать в каких реакциях участвуют данные белки, известно только, что rimK2 и rimK1 принадлежат к семейству ферментов K05844. Поэтому я воспользовалась другой базой данной, а именно ByoCyc. Согласно ней, выбранный белок участвует в трех реакциях, из которых нас будет интересовать только две:

Рис.2 Реакция: N2-succinylglutamate + H2O <=> L-glutamate + succinate	Рис.3 Реакция: N-acetyl-L-aspartate + H2O <=> L-aspartate + acetate

        В результате первой реакции образуется L-глутамат, который с большой вероятностью может потом использоваться глутамат лигазами rimK2 и rimK1. Во время второй реакции образуется ацетат, который может быть как-то связан с активностью фумарилацетоацетат гидролазы. Например, при дальнейшем гидролизе ацетоуксусной кислоты образуется ацетил-CoA и ацетат, возможно организму удобно, чтобы белки, одним из продуктов которых является ацетат, находились рядом.

        Для выбранного белка получно геномное окружение, изображенный на Рис.4. Полное дерево можно посмотреть пройдя по ссылке .

Рис. 4. Геномное окружение для выбранного белка. Белки: Sden_2639 (красный) - выбранный белок - сукцинилглутамат десукцинилаза/аспартоацилаза; Sden_2641 (желтый), Sden_1891 (светло-зеленый) - гипотетический белок; rimK2 (зеленый), rimK1 (бирюзовый) - S6 модифицирующий фермент RimK; Sden_2637 (синий) - фумарилацетоацетат гидролаза.

        Основываясь на Рис.4 можно выявить наиболее растпространенное расположение генов (Таблица 1):

Таблица 1. Различные виды геномного окружения выбранного белка в зависимости от организма.

Тип геномного окружения	Где встречается
	Среди бактерий: классы Alteromonadales, Vibrionaceae, Chromatiales, Oceanospirillales, Hyphomonadeceae, Flavobacteriaceae. Среди архей: класс Methanosarcinales.
	Среди бактерий: класс Alteromonadales
	Один вид: Alteromonas macleodii
	Среди бактерий: классы Alteromonadales, Legionellales, Desufobacteria
	Среди бактерий: классы: Thiotrichales, Oceanospirillales, Chroococcales
	Один вид: Micrococcus luteus
	Среди архей: класс Halobacteriaceae
	Среди архей: класс Halobacteriaceae
	Один вид: Shewanella oneidensis MR1

        Наиболее часто встречаемый оперон представлен в 1 и в 4 случае. Белки rimK1 и rimK2 практически одинаковые, так что можно сказать, что эти два типа схожи. Вместе с ними (практически всегда) встречается гипотетический белок с геном Sden_2641, что говорит о возможной схожей функции с предыдущими белками. Другой гипотетический белок с геном Sden_1891 наблюдается только среди архей, опять же заметим, что он очень схож с первым гипотетическим белком.
       В основном у архей, rimK2 поменял направление, а значит и рамку считывания. Вероятно с этим связана замена одного гипотетического белка на другой. В этих организмах врядли этот оперон выполняет ту же функцию, что и в других организмах, так как невозможно считывание генов rimK2 и нашего белка одновременно.
       Лишь однажды наблюдается сшивка между белками с геном Sden_2641 и rimK1, но удивительно что их гены противоположны направлены.
    Только раз встречается фумарилацетоацетат гидролаза и то далеко от нашего белка. Скорее всего их функции никак не связаны друг с другом. На графе взаимодействий так же показано, что эта гидролаза ни с кем не взаимодействует, кроме нашего белка, причем взаимодействует только на основе геномного окружения. Зато полностью подтверждается предположение того, что наш белок неразрывно связан с rimK1 и rimK2.

       Проанализируем в том числе и совместную встречаемость наших белков (Рис.5).

Рис. 5. Совместная всртечаемость для выбранных белков. Белки: Sden_2639 (красный) - выбранный белок - сукцинилглутамат десукцинилаза/аспартоацилаза; Sden_2641 (желтый), Sden_1891 (светло-зеленый) - гипотетический белок; rimK2 (зеленый), rimK1 (бирюзовый) - S6 модифицирующий фермент RimK; Sden_2637 (синий) - фумарилацетоацетат гидролаза. Цвет квадратов: белый - в организмх соответствующего таксона не обнаружено гомологов белка, черный - в организмах соответствующего таксона найден идентичный белок, остальные цвета имееют промежуточное положение и показывают степень гомологичности в соответствующих организмах. Чем более полный квадрат, тем у большего числа организмов соответствующего таксона втречается гомологи белка.

        Основываясь на данном рисунке, можно увидеть, что нас белок встречается довольно редко, в основном только в таксонах близких к таксонам, к которым принадлежит Shewanella denitrificans (Proteobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Deltaepsilon subdivisions) Помимо близких таксонов, наши белки встречаются и в таксонах Actinobacteria class, Cyanobacteria, BacteroidetesChlorobi group и в одном виде (далеком от предыдущих организмов) Rhodopirellula baltica. Обнаружились так же гомологи наших белков в эукариотах, хотя геномное окружение этого не показал. Среди архей наиболее часто встречаются гомологи в виде Methanococcoides burtonii и в таксоне Halobacteriaceae.

       Интересно, что в абсолютном большинстве случаев встречаются вместе белки rimK1, rimK2 и фумарилацетоацетат гидролаза. В принципе, это неудивительно, ведь они катализируют важные и повсеместно встречающиеся реакции в организмах (катаболизм и модификация аминокислот), но с другой стороны это может означать общую функцию. Наш белок всегда ассоциирован с rimK1 и rimK2, поэтому можно говорить о возможности того, что они катализируют последовательные реакции,как было предположено выше.

Вернуться к 4 семестру