На главную страницу четвертого семестра

Метаболические пути. KEGG

Поиск графических формул и идентификаторов заданных низкомолекулярных веществ в KEGG.

Заданный фрагмент метаболического пути: биосинтез лизина из ацетилкофермента А.

Название	Ацетилкофермент А (Acetyl coenzyme A)	L-лизин (L-lysine)
Идентификатор	C00024	С00047
Графическая структура

Поиск метаболического пути. Выделение цветом пути превращения заданных веществ.

Через KEGG PATHWAY по идентификаторам заданных соединений получил список метаболических карт, в которых эти вещества обнаруживаются. Выбрал карту map00300 Lysine biosynthesis, отвечающую всем требованиям: наличие всех заданных соединений, существование кратчайшего метаболического пути между ними.
Ниже приведен фрагмент карты с исследуемой метаболической цепочкой, где с помощью программы Color Objects in KEGG Pathways ее промежуточные элементы закрашены желтым, а начало и конец (заданные вещества) - красным. Форма запроса для странички запроса.

Биосинтез лизина:


Исследование выбранного метаболического пути.

• Описание выбранного пути

  Общее число этапов в выбранном пути: 10.
  

  
  Возможный путь превращения ацетилкофермента А в L-лизин.

  Этап	Ферментативная реакция	Фермент
  1	Acetyl-CoA + H2O + 2-Oxoglutarate <=> 2-Hydroxybutane-1,2,4-tricarboxylate + CoA	EC 2.3.3.14
  2	2-Hydroxybutane-1,2,4-tricarboxylate <=> But-1-ene-1,2,4-tricarboxylate + H2O	EC 4.2.1.36
  3	But-1-ene-1,2,4-tricarboxylate + H2O <=> Homoisocitrate	EC 4.2.1.36

  Как видно, цепочка из реакций получается: продукт каждой вышестоящей реакции является реагентом нижестоящей.
  Довольно интересным мне показалось использование одного фермента в двух реакциях. Хотя, если посмотреть на всю цепочку синтеза L-лизина из ацетилкофермента А, то становится видно, что такое явление далеко не редкость. Встретилось даже звено из трех реакций, которые все катализировались одним ферментом (EC 1.2.1.31).

• Поиск у других организмов

  Таблица по встречаемости реакции синтеза L-лизина из ацетилкофермента А у конкретных организмов.

  Организм	Возможен ли синтез L-лизина из ацетилкофермента А по данным KEGG ?	Краткое обоснование
  Homo sapiens	нет	Гены известны только для 4 из 10 (или для 5 из 11, если немного изменить путь) необходимых ферментов. Они катализируют 6, 7, 8 и 9 (и6, 7, 8, 9 и 11) стадии. Возможно, конечно, что имеется какой-то другой путь, обходящий недостающие ферменты, но это маловероятно.
  Escherichia coli	вряд ли	У кишечной палочки нет ни одного гена, кодирующего ферменты рассматриваемой реакции. Зато на метаболической карте хорошо просматривается другой способ синтеза лизина: из аспарта в 9 стадий.
  Pseudomonas aeruginosa PAO1	нет	Абсолютно такая же картина, как и для Escherichia coli, включая альтернативный синтез.
  Methanococcus janaschii	нет	Прямо-таки не везет на гены - опять ничего. Ни одного кодирующего гена. При этом даже альтернативный синтез лизина из аспартата не просматривается вовсе.

  
  Глядя на результаты, захотелось узнать, идет ли вообще данная реакция у чего-нибудь живого. Сие праздное любопытство привело меня на некий биоинформатический сайт, где я провел поиск в БД UniProt по всем номерам ферментов, задействованных в этой редчайшей реакции синтеза L-лизина из ацетилкофермента А. И таки нашлись гриб с бактерией, потенциально наделенные этой способностью: Aspergillus niger и Burkholderia sp. (strain 383). При этом, что очень жалко, данные ферменты не имеют аннотированных генов, что ставит и их существование под вопрос.