Ненасыщенная хондроитиндисахарид гидролаза
Осуществляет реакцию гидролиза дисахаридов хондроитина, гиалуронана и гепарина. Фермент способен к гидролизу 1,3 и 1,4-связей. Обнаружен в Streptococcus agalactiae серотипа III (штамм NEM316), чей геном был описан в 2002 году [1]. Изучали гидролазу с целью выяснения механизмов инфицирования высокопатогенных и вызывающих тяжелые заболевания гемолитических стрептококков, так как данный фермент помогает бактериям гидролизовать внеклеточный матрикс [2]. Структура белка полностью известна, более того группа исследователей также провела рентгеноструктурный анализ не только белка дикого типа, но и мутантного белка [3]. Информация о белке из UniProt представлена в Таблице 1.
Схожие белки были найдены у других бактерий рода Streptococcus, а также у таких патогенных бактерий, как Clostridium, Bacteroides, Hungatella и множества других [name:"unsaturated chondroitin disaccharide hydrolase"]. Фермент с аналогичной активностью имеется не только у бактерий, но и у аскомицета Aspergillus udagawae, способный вызывать у человека аспергиллез [NOT taxonomy:"Bacteria [2]" name:"unsaturated chondroitin disaccharide hydrolase"]. Соответственно, можно проследить закономерность, что патогенные организмы имеют данный фермент, что может им облегчать инфицирование. Аминокислотная последовательность была схожа наиболее чем на 90% с разными видами родов Clostridium, Lactobacillus, Enterococcus [cluster:UniRef50_Q8E372 AND identity:0.9].
Таблица 1. Информация о белке
| UniProtKB | Swiss-Prot (дата переноса из TrEMBL 03.04.2013) |
|---|---|
| UniProt ID | UCDH_STRA3 |
| UniProt AC | Q8E372 |
| EMBL AC | AL766854; CAD47548.1; -; Genomic_DNA |
| PDB ID | 3ANI, 3ANJ, 3ANK, 3VXD, 3WUX |
| Length | 398 |
| Molecular weight | 46587 |
| RecName | Unsaturated chondroitin disaccharide hydrolase |
| EC | 3.2.1.180 |
Кластерный анализ UniRef
В кластер UniRef100_Q8E372 входит 7 белков, 6 из них из разных видов Streptococcus и 1 белок из Listeria monocytogenes. То есть данный белок в основном распространен среди рода Streptoccus. UniRef90_Q8E372 в свою очередь содержит 43 белка и почти все в основном принадлежат Streptococcus, являющимся патогенами человека. Как было сказано выше, этот белок необходим для успешного инфецировании организма, что и коррелирует с распространенностью белка среди патогенов. В кластер UniRef50_Q8E372 входит 1056 белков, что говорит о достаточно высоком распространении данной гидролазы.
Сравнение протеомов
Для сравнения была выбрана бактерия Streptococcus pneumoniae (strain 70585) (proteom ID UP000002211), так как она находится в одном роде с Streptococcus agalactiae серотипа III (штамм NEM316) (proteom ID UP000000823) и так же является патогенной. В результате анализа количества белков мы можем увидеть, что эти виды достаточно близки по количеству трансмембранных белков, но в то же время отличаются более чем на 100 ферментов (см. Таблицу 2). Я проанализировал белки систем секреции, которые играют важную роль в инфицировании клеток эукариот. У первой бактерии количество таких белков равно 4, тогда как у второй - 3. Причем один из белков - SecG, участвующий в ранних этапах транслокации белков присутствовал в обеих бактериях. Так же я проанализировал белки, участвующие в патогенезе. У первой бактерии оказалось 4 таких белка (в том числе моя гидролаза), у второй бактерии 2. Для оценки близости этих двух бактерий я решил проверить количество белков, взаимодействующих с тРНК. По итогу таких белков было у обеих бактерий 23.
Таким образом, можно сделать вывод, что бактерии по имеющимся данным имеют ряд важных ферментов, которые необходимы для инфицирования клеток эукариот. Соответственно, можно предположить, что Streptococcus pneumoniae (strain 70585) является достаточно близкородственной бактерией к S. agalactiae.
Обший вид запроса для S. agalactiae - proteomecomponent:chromosome AND organism:"Streptococcus agalactiae serotype III (strain NEM316) [211110]" AND proteome:up000000823 + (что-либо из таблицы)$
Общий вид запроса для S. pneumoniaea - proteomecomponent:chromosome AND organism:"Streptococcus pneumoniae (strain 70585) [488221]" AND proteome:up000002211 + (что-либо из таблицы)
Таблица 2. Сравнение близкородственных Streptococcus
| Вид | S. agalactiae серотипа III (штамм NEM316) | Streptococcus pneumoniae (strain 70585) |
| Количество белков | 1999 | 2178 |
|---|---|---|
Количество трансмембранных белков [annotation:(type:transmem)] |
490 | 466 |
Количество ферментов ec:* |
453 | 567 |
Количество белков систем секреции [goa:(secretion)] |
5 | 4 | Белки, вовлеченные в патогенез [goa:(pathogenesis)] |
4 | 3 | Количество белков, работающих с тРНК [goa:(trna binding)] |
23 | 23 |
Обший вид запроса для S. agalactiae - proteomecomponent:chromosome AND organism:"Streptococcus agalactiae serotype III (strain NEM316) [211110]" AND proteome:up000000823 + (что-либо из таблицы)
Общий вид запроса для S. pneumoniaea - proteomecomponent:chromosome AND organism:"Streptococcus pneumoniae (strain 70585) [488221]" AND proteome:up000002211 + (что-либо из таблицы)
Литература
1. Glaser P et al. (2002) Glaser, P., Rusniok, C., Chevalier, F., Buchrieser, C., Frangeul, L., Zouine, M., Couve, E., Lalioui, L., Msadek, T., Poyart, C., Trieu-Cuot, P., and Kunst, F. "Genome sequence of Streptococcus agalactiae, a pathogen causing invasive neonatal disease." Mol. Microbiol. (2002) 45:1499-1513.
2. Maruyama Y, Nakamichi Y, Itoh T, Mikami B, Hashimoto W, Murata K (July 2009). "Substrate specificity of streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolases for sulfated glycosaminoglycan"
3. Nakamichi Y., Maruyama Y., Mikami B., Hashimoto W., Murata K.;"Structural determinants in streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase for recognition of glycosaminoglycan sulfate groups.
4. Tettelin H, Masignani V, Cieslewicz MJ, Eisen JA, Peterson S, Wessels MR, Paulsen IT, Nelson KE, Margarit I, Read TD, Madoff LC, Wolf AM, Beanan MJ, Brinkac LM, Daugherty SC, DeBoy RT, Durkin AS, Kolonay JF, Madupu R, Lewis MR, Radune D, Fedorova NB, Scanlan D, Khouri H, Mulligan S, Carty HA, Cline RT, Van Aken SE, Gill J, Scarselli M, Mora M, Iacobini ET, Brettoni C, Galli G, Mariani M, Vegni F, Maione D, Rinaudo D, Rappuoli R, Telford JL, Kasper DL, Grandi G, Fraser CM. Complete genome sequence and comparative genomic analysis of an emerging human pathogen, serotype V Streptococcus agalactiae. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Sep 17;99(19):12391-6. doi: 10.1073/pnas.182380799. Epub 2002 Aug 28. PMID: 12200547; PMCID: PMC129455.