Для исследования выбран протеом:
Schewanella baltica OS195,
Proteome ID: UP000000770,
Количество белков: 4618,
BUSCO: C:99.9% (S:99.8% D:0.1%) F:0% M:0.1%.
Хотя он и не обладает статусом референсного, но принадлежит исследуемому виду и содержит наибольшее число белков из всех протеомов S. baltica в Uniprot, не имеющих тегов «избыточный» или «удалённый». Поэтому, я считаю, он лучше всего подходит для данного анализа.
В качестве контрольного взят референсный протеом:
Ferrimonas marina,
Proteome ID: UP000184268,
Количество белков: 4625,
BUSCO: C:98.7% (S:98% D:0.6%) F:0% M:1.3%.
Ferrimonas marina, так же как и S. baltica, принадлежит к отряду Alteromonadales (Vogel et al., 2005): эти два вида родственны. Также, согласно Ivanova et al., 2004, существует различие между местообитаниями представителей родов Shewanella (пелагические) и Ferrimonas (бентосные). Обитающие на поверхности тела животных бактерии могут иметь приспособления к такому образу жизни, отличающие их от обитателей грунта, и наоборот.
Оба выбранных протеома имеют CPD “Close to standard (high value)”.
Протеомы скачаны из базы данных Uniprot Proteomes командами:
curl 'https://rest.uniprot.org/uniprotkb/stream?compressed=true&format=txt&query=proteome:UP000000770' > UP000000770.swiss.gz
curl 'https://rest.uniprot.org/uniprotkb/stream?compressed=true&format=txt&query=proteome:UP000184268' > UP000184268.swiss.gz1. Группа трансмембранных белков.
Расширенный поиск Uniprot:
(proteome:UP000184268) AND (keyword:KW-0812)
(proteome:UP000000770) AND (keyword:KW-0812)
Результаты:
UP000000770: 1010 белков, 21,87% от общего числа;
UP000184268: 981 белок, 21,21%.
2. Группа ферментов.
(proteome:UP000184268) AND (ec:*)
(proteome:UP000000770) AND (ec:*)
Результаты:
UP000000770: 945 белков, 21,87%;
UP000184268: 805 белков, 17,40%.
3. В качестве третьего пункта сравнения я выбрал три группы:
3.1 Протеазы
(ec: 3.4) AND (proteome:UP000000770)
(ec: 3.4) AND (proteome:UP000184268)
Результаты:
UP000000770: 56 белков, 1,21%;
UP000184268: 35 белков, 0,76%.
3.2 Рецепторы сидерофоров
"siderophore receptor" AND (proteome:UP000000770)
"siderophore receptor" AND (proteome:UP000184268)
Результаты:
UP000000770: 11 белков;
UP000184268: 1 белок.
3.3 Белки адгезии
"adhesion" AND (proteome:UP000000770)
"adhesion" AND (proteome:UP000184268)
Результаты:
UP000000770: 15 белков;
UP000184268: 13 белок.
Так как S. baltica – обитатель поверхности тела животных, то, вероятно, ему необходимо иметь больше белков адгезии и различных протеаз, чем обитателю грунта. Результаты анализа могут служить подтверждением этого. Сидерофоры были включены в анализ в расчёте на то, что, может быть, у F. marina обнаружилось бы их больше. Но этого не произошло. Вероятно, причина кроется в худшей, чем у S. baltica аннотации протеома. В целом, следует сказать, именно меньшая изученность протеома F. marina, а не какие-либо биологические его особенности, может иметь решающее значение в данном анализе.
4. Дальнейшее сравнение протеомов проведено по количеству белков, использующих разные двух- и трёхвалентные ионы металлов в качестве кофакторов. Для этого написан и запущен на сервере Kodomo скрипт Python 3.10.1:
#!/usr/bin/env python
import re
file = open(input(), 'r').readlines()
metalls = {}
for line in file:
result = re.findall(r'Name\=..\(.\+\)', line)
if result != []:
for i in result:
if i[5::] not in metalls:
metalls[i[5::]] = 1
else:
metalls[i[5::]] += 1
l = sorted(list(metalls.keys()))
for e in l:
print(f'{e} {metalls[e]}')Он работает только НЕ с zip-архивами… Но это исправимо. Благо, распаковка архивов на Kodomo не заняла много времени.
Результаты анализа представлены в таблице:
| Ca(2+) | Co(2+) | Cu(2+) | Fe(2+) | Fe(3+) | Mg(2+) | Mn(2+) | Ni(2+) | Zn(2+) | Всего | |
| UP000000770 | 4 | 7 | 2 | 12 | 1 | 135 | 37 | 3 | 83 | 284 |
| UP000184268 | 7 | 7 | 1 | 7 | 2 | 133 | 43 | 3 | 79 | 282 |
Как уже было неоднократно отмечено, F. marina – бентосный вид. Исходя из этого, можно предположить, что этот вид обладает приспособлениями к более высокой концентрации многовалентных ионов в окружающей среде. И одним их таких приспособлений может быть более интенсивное их использование в белковых молекулах, чем у вида-комменсала S. baltica. Двух- и трёхвалентные ионы предоставляют возможность возникновения координационных связей, за счёт которых поддерживается структура многих белков. Почему бы бактериям не заполучить больше ионов, которые к тому же (железо, например) участвуют в окислительно-восстановительных метаболических реакциях?
Действительно, у F. marina больше Ca- и Mn-содержащих белков. Однако по количеству белков с другими ионами (да и по общему их числу в этом анализе тоже) референсный вид уступает S. baltica. Вероятно, причина этого также кроется в худшей изученности первого. Shewanella играет хоть какую-то роль в хозяйстве, чего нельзя сказать о Ferrimonas (какая-либо роль в жизни человека пока не показана).
Если всё-же пытаться биологически объяснить результаты с Ca и Mn, то можно вспомнить, что кальций — один из самых распространённых элементов земной коры, а марганец — компонент вездесущего в детрите хлорофилла. Быть может, именно эти факты играют роль в слегка увеличенном количестве белков с их содержанием у бентосного вида по сравнению с пелагическим.
Ivanova, E. P., Flavier, S. & Christen, R. Phylogenetic relationships among marine Alteromonas-like proteobacteria: emended description of the family Alteromonadaceae and proposal of Pseudoalteromonadaceae fam. nov., Colwelliaceae fam. nov., Shewanellaceae fam. nov., Moritellaceae fam. nov., Ferrimonadaceae fam. nov., Idiomarinaceae fam. nov. and Psychromonadaceae fam. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 54, 1773–1788 (2004).