Практикум 7

Использованный запрос:

Sphingomonas taxi (без уточнений).

Количество находок:

3406 находок.

Почему выбран этот белок:

Заинтересовала усложнённая регуляция работы белка и хорошая аннотированность и изученность в связи с распространённостью такого белка среди организмов.

Файл с информацией:

protein_info.txt

(публикую этот файл по своему желанию, его копия лежит в нужном месте согласно заданию)

Краткое описание белка:

ЦТФ-синтаза (CTP synthase) - фермент de novo биосинтеза пиримидинов. Она катализирует АТФ-зависимое аминирование УТФ (уридинтрифосфата) в ЦТФ (цитидинтрифосфат), используя в качестве донора азота L-глутамин или аммиак, что, очевидно, необходимо для регуляции внутриклеточного пула нуклеотидов. Он аллостерически активируется ГТФ (гуанозинтрифосфатом), если субстрат - глутамин, и ингибируется собственным продуктом (ЦТФ). Замечу, что ГТФ не имеет эффекта, если субстратом является аммиак. У большинства организмов ЦТФ-синтаза функционирует как гомотетрамер. У эукариот этот белок также известен способностью формировать филаментозные структуры — цитофидии (cytoophidia).

Это семейство синтаз выработало гибридную стратегию для различения УТФ (субстрата) и ЦТФ (продукта). Так, перекрывающиеся участки сайтов ингибирования (обратная связь) и субстратных сайтов распознают общий для УТФ и ЦТФ признак - трифосфатную группу. После этого для окончательного узнавания молекулы распознавание завершает дополнительный карман - он удалён от каталитического центра и специфичен к цитозиновой и рибозной части ингибитора-продукта. Такой механизм позволяет сэкономить на размерах белка и по принципу обратной связи избежать перенакопления нуклеотидов.

Перевод названия на русский:

ЦТФ-синтаза (или синтаза цитидинтрифосфата).

Файл с кластерами:

protein_clusters.txt

(публикую этот файл по своему желанию, его копия лежит в нужном месте согласно заданию)

Размышления о распространенности белка:

Белки 42 видов одного рода (Sphingomonas) проходят порог идентичности в 90%, из которых всего 3 имеют отличную от остального пула длину - подавляющее большинство состоит из 544 аминокислот, то есть в пределах рода белок почти не меняется, что можно трактовать как высокую функциональную ограниченность, ключевое влияние на метаболизм и летальность от незначительных изменений. В UniRef50 целых 2040 (!!!) членов кластера (общий таксон - Bacteria), что говорит о древности рассматриваемого белка, его эволюционной консервативности и повсеместности распространения, это подтверждает предыдущие выводы.

В связи с интересным механизмом регуляции белка через обратную связь захотелось подробнее изучить этот вопрос, но сначала стоит разобраться с каталитической функцией белка.

Общий механизм реакции: гидролиз глутамина на глутамат и аммиак, присоединение аммиака к УТФ с образованием ЦТФ. ГТФ аллостерически связывается с ферментом и стабилизирует его конформацию для удержания промежуточного продукта гидролиза глутамина.

Семейство белка хорошо изучено, имело смысл посмотреть информацию в разделе Family. Среди баз данных была выбрана сначала InterPro (для целостного ознакомления с белковыми доменами).

Нашла информацию по доменам - первый это P-петля, содержащая нуклеотидтрифосфатгидролазы (эта часть белка отвечает за связывание и гидролиз нуклеотидов (таких как АТФ и ГТФ)), а второй не подписан.

Перешла в последовательность второго домена, отсканировала по InterPro.

В колонке Matches стоит число 8, что может говорить о: 1–2 совпадениях с базами доменов, совпадениях с профилями семейств, совпадения с сайтами активного центра (насколько я вычитала в интернете). Это показывает, насколько хорошо аннотирован фрагмент.

Идентификатор этого фрагмента проверила в этом же InterPro. Это домен, который отвечает за связывание и гидролиз глутамина в ЦТФ-синтазе. Он называется глутамин-амидотрансфераза I класса, то есть вторая половина белка отвечает за связывание и обработку L-глутамина, отщепляя от него аминогруппу.

Что касается регуляции - полагаю, что гибридная стратегия подразумевает под собой взаимодействие обоих доменов, образовывающих карман. Возвращаюсь в UniProtKB в блок Features. Замечаю: некоторые сайты связывания ЦТФ полностью совпадают со всеми сайтами связывания УТФ (13 амк, 186-191 амк, 222 амк - 1й домен). Значит, эти участки распознают трифосфатную группу.

Думаю, сайт связывания ЦТФ на остатках 146-148 как раз таки отвечает за отличие ЦТФ от УТФ (и как ингибитора, и как продукта - как и положено каталитическому центру).

Вывод: ЦТФ-синтаза из Sphingomonas taxi представляет собой двухдоменный фермент, в котором гибридный механизм регуляции через обратную связь обеспечивается не совместрым взаимодействием P-петлевого и глутамин-амидотрансферазного доменов, а только одним из них, что неудивительно исходя из функции C-концевого домена.

Факт 1:

[описать факт и код ECO]

Источник: [описать, откуда взята аннотация]

Факт 2:

[описать факт и код ECO]

Источник: [описать, откуда взята аннотация]

Факт 3:

[описать факт и код ECO]

Источник: [описать, откуда взята аннотация]

Вывод о доверии к аннотациям: [можно ли доверять]