Занятие 5. Ферменты и метаболические пути.
База данных KEGG.

Меню

На главную

Четвертый семестр

1. Работа с KEGG ORTHOLOGY

В этом практикуме расматривается метаболизм глутатиона(Рис.1) с идентификатором map00480 в БД KEGG PATHWAY.
Глутатион в клетке постоянно окисляется, восстанавливая дисульфидные связи, и синтезируется заново глутатионредуктазой из глутаминовой кислоты, цистеина и глицина. Соотношение восстановленной и окисленной форм глутатиона в клетке является одним из важнейших параметров, который показывает уровень окислительного стресса. Этот метаболический путь связан с метаболизмом глутаминовой кислоты через глутаминовую кислоту и с биосинтезом аргиниа через L-орнитин.

Рис.1. Карта метаболизма глутатиона из БД KEGG ORTHOLOGY. Голубым отмечена выбранная реакция.

Была выбрана реакция 6.3.1.8 с идентификатором R01917. (Рис.2) Катализирующий ее фермент - лигаза - глутатионилспермидин синтаза представлена двумя ортологическими рядами белков.
Записи белков в KEGG: K01917(6 штук всего, 5 в UniProt) и K01460(121 штука всего, 119 в UniProt).
Ссылка на множественное выравнивание, полученное веб-сервисом Muscle.
Проектс выравнивание в JalView.

Рис.2. Реакция образования связи между глутатионом и спермидином.

Гомологичность белков в выравнивании

В выравнивании четко видно две группы последовательностей, внутри которых они наверняка гомологичны, потому что у K01917 много участков, которых нет у К01460. Но несмотря на то, что выравнивание не выгядит удачным, в нем встречаются консервативные и абсолютно консервативные позиции, которые образуют блоки. Притом консервативные позиции состоят из функциональных аминокислот(заряженных или способных образовывать водородные связи). Из этого можно сделать вывод, что белки гомологичны между группами.

Проверка выравнивания

Для удобной работы имена последовательностей были изменены на старое_имя|идентификатор_группы.
Было удалено 12 коротких последовательностей, которые содержат гэпы там, где у остальных последовательностей консервативные колонки. После удаления удалось построить дерево(Рис.2).

Рис.3. Дерево последовательностей, построенное в программе MEGA.

Дерево распадается на клады, но на нем не отбражена поддержка бутсрэпа нужной ветви. Ее видно на дереве Bootstrap consensus tree(Рис.3) и она равна 100. Значит, эта ветвь достоверна. Но при этом два дерева отличаются остальными ветвями.

Рис.4. Участок Bootstrap consensus tree.

Длинная тривиальная ветвь у K4KRM5, и эта последовательность не сильно хуже остальных с длинными и средними тривиальными ветвями. Возможно, если бы выравнивание было лучше, то длинная тривиальная ветвь больше бы выделялась на фоне остальных.

Работа с KEGG PATHWAY

Были выбраны три организма: - бактерия Thermus Thermophilus HB8(Taxonomy: cellular organisms; Bacteria; Terrabacteria group; Deinococcus-Thermus; Deinococci; Thermales; Thermaceae; Thermus; Thermus thermophilus) - архея Natronomonas Pharaonis(Taxonomy: cellular organisms; Archaea; Euryarchaeota; Halobacteria; Halobacteriales; Halobacteriaceae; Natronomonas) - эукариот Toxoplasma gondii(Taxonomy: cellular organisms; Eukaryota; Alveolata; Apicomplexa; Conoidasida; Coccidia; Eucoccidiorida; Eimeriorina; Sarcocystidae; Toxoplasma)
группа белков Natronomonas Pharaonis Thermus Thermophilus HB8 Toxoplasma gondii
1.1.1.42 + + +
2.3.3.2 + + -
3.4.19.13 + + -
1.1.1.44 + - +
2.5.1.16 - + +
PepA - + +
1.8.1.7 - - +
1.17.4.1 - - +
6.3.2.2 - - +
3.4.11.2 - - +
2.5.1.18 - - +
1.11.1.9 - - +
1.11.1.49 - - +
Белок 1.1.1.42 - изоцитрат дегидрогеназа - катализирует 3 реакции, которые входят в цикл Кребса - ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, поэтому неудивительно, что он есть у всех трех организмов.
У токсоплазмы больше всего белков, потому что она более сложно устроена, т.к. она эукариот.
Белки встречаются разобщенно, и цепи как таковой не образуют. Но даже у человека встречаются не все белки пути метаболизма глутатиона. Это связано с тем, что на карте представлены все известные белки из всех организмов.

© Корзина Анастасия, 2016