Информация о белке, системе секреции и роли данного белка в системе секреции
Для определения функциональной роли гена в подсистеме был выбран ген hofD E.coli. Его продуктом является белок с идентификатором Uniprot A1AGM3_ECOK1. Это белок с названием Type 4 prepilin-like proteins leader peptide processing enzyme. Он относится к пептидазам семейства A24. Таблицу с терминами GO можно увидеть, пройдя по ссылке.
Таблица 1
| Идентификатор GO | Тип идентификатора | Расшифровка | Описание |
| GO:0006508 | P (Process) | proteolysis | Гидролиз белка на полипептиды меньшего размера и/или аминокислоты, протекающий через расщепление пептидных связей.Ссылка. |
| GO:0004190 | F (Function) | aspartic-type endopeptidase activity | Катализ гидролиза внутренних альфа-пептидных связейв полипептидной цепи по механизму, в котором молекула воды, связанная с боковой цепью остатка аспарагиновой кислоты в активном центре, выступает в качестве нуклеофила.Ссылка. |
| GO:0016020 | C (Component) | membrane | Двойной липидный слой, окружающий все клетки, а также многие органеллы эукариот. Может быть представлена как одним бислоем, так и двумя. Включает в себя связанные белки.Ссылка. |
В центре нашего внимания находится белок с идентификатором Uniprot A1AGM3_ECOK1. Это лидерная пептидаза, подобная препилин-пептидазам IV типа. В базе данных KEGG идентификатор этого белка ecv:APECO1_3117. Он участвует в бактериальной системе секреции (ecv03070), а именно в системе секреции второго типа (ecv_M00331). Он является частью этой системы и записан под идентификатором K02464 с расшифровкой gspO; general secretion pathway protein O. Схема бактериальной системы секреции показана на рисунке 1. Как видно на рисунке, gspO, а значит и рассматриваемая пептидаза, локализована во внутренней мембране бактерии. Она осуществляет пост-трансляционный протеолиз предшественников белков, которые отправляются на секрецию.
Рисунок 1. Схема бактериальной системы секреции. Система секреции второго типа, положение белка на схеме, а также его индентификатор выделены красным.
Система секреции второго типа осуществялет экспорт некоторых белков бактерии. Для её работы необходимо наличие систем транспортировки из цитоплазмы в межмембранное пространство Sec или Tat. Во внешней мембране локализовано 10-12 белков секретинов, которые осуществляют транспорт экспортируемых белков. Во внутренней мембране также локализованы белки (10-15), однако их функция до конца не известна. Среди белков, экспортируемых данной системой встречаются протеазы, целлюлазы, пектиназы, фосфолипазы, липазы и токсины. В основном, функции этих белков связаны с повреждением других клеток. Кроме того, данная система необходима некоторым бактериям для формирования пили [1]. Пептидаза является важным компонентом данной системы, так как для экспорта некоторых белков необходим протеолиз [2].
Использованная литература:
1. LaPointe CF, Taylor RK. The type 4 prepilin peptidases comprise a novel family of aspartic acid proteases. J Biol Chem. 2000, 275(2):1502-10.
2. Holland IB. The extraordinary diversity of bacterial protein secretion mechanisms. Methods Mol Biol. 2010, 619:1-20.
Поиск ортологов
В базе данных SEED были найдены ортологи белка A1AGM3_ECOK1 (fig|405955.9.peg.3136 in Escherichia coli APEC O1). Были использованы следующие параметры для поиска: Region Size - 25000 bp, Number of Regions - 15, Evalue cutoff - 1e-20. Кроме самого белка было найдено 15 его ортологов. Полученное изображение окресности гена показано на рисунке 2. Выравнивание ортологов также было получено. Его изображение можно увидеть на рисунке 3. Ген, кодирующий белок A1AGM3_ECOK1, находится на самом конце участка генома бактерии, в котором закодированы белки системы секреции второго типа. В этом участке есть гены, кодирующие белки general secretion pathway protein A, C, D, E, F, G, H, J, K, L, M. Все они являются компонентами данной системы секреции, их локализация в геноме показана на рисунке 1.
Рисунок 2. Схема окресности гена hofD E.coli и его ортологов. Гены, продукты которых отнесены к система секреции второго типа подчеркнуты красным на участке генома E.coli APEC O1.
Рисунок 3. Выравнивание ортологов гена hofD E.coli.
Информация об окружении гена, кодирующего белок A1AGM3_ECOK1, а также его ортологов была получена в том числе в форме таблицы. По данной таблице была построена сводная таблица, в которой отмечены геномы и группы ортологов, а также количество ортологов определенной группы в каждом геноме. Расшифровка номеров групп ортологов также представлена в таблице. Как можно увидеть в таблице, наибольшее количество ортологов в геномах было найдено для групп ортологов рассматриваемого гена Leader peptidase HopD, а также для генов, кодирующих белки принадлежащие второй системе секреции General secretion pathway protein E и General secretion pathway protein F (16, 15 и 14 ортологов соответственно, включая геном Escherichia coli APEC O1). Для других генов данной системы было найдено в среднем по пять ортологов. Функции белков, кодируемых генами, для которых было обнаружено по 3 - 4 ортолога связаны с расщеплением мембран (Hemolysin), узнаванием определенных последовательностей (Signal recognition particle, subunit Ffh SRP54 (TC 3.A.5.1.1)), экспортом (Protein export cytoplasm protein SecA ATPase RNA helicase (TC 3.A.5.1.1), General secretion pathway protein M). На расстоянии около 10000 нуклеотидов от исследуемого гена обнаруживаюися ортологи, продукты которых обладуют функциями шаперонов (ClpB protein), участвующие в делении клетки (Cell division protein FtsA, Cell division protein FtsZ (EC 3.4.24.-)), а также белки из обсуждаемой системы секреции (General secretion pathway protein A и General secretion pathway protein C). Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что гены данной системы секреции расположены близко в геноме, причем у всех рассмотренных бактерий. Состав генов в области немного различается у различных бактерий. Ортологи закодированы на одинаковых по направлению цепях. Рядом с генами системы секреции находятся гены, кодирующие белки, которые также принимают участие в экспорте, однако в этих областях есть и гены, кодирующие белки с другими функциями. Такое расположение генов в геноме скорее всего важно для успешной регуляции синтеза белков, участвующих в одной системе.