Практикум 8

Введение

В практикумах 7-8 я должен поработать с E0SRA9 (кетокислотная редуктоизомераза (NAD(P)(+))). Белок участвует в синтезе аминокислот с разветвленными боковыми радикалами.

Кетокислотная редуктоизомераза катализирует реакцию изомеризации и восстановления кетокислот (вторая на картинке), примечательно то, что для этого может использоваться как NADPH, так и NADH[1]. Современная классификация фермента: 1.1.1.383. Состоит из двух одинаковых субъединиц, каждая из которых связывает по 2 катиона Mg, выступаюещего в роли кофактора. Обнаружен в Ignisphaera aggregans- облигатно анаэробная, умеренно ацидофильная, термофильная гетеротрофная архея, имеющая коккоидную форму. In vivo существует одиночно, парно или в агрегациях из множества клеток.[2]

Белки ,аналогичные этому, обнаружены и у эукариот в органеллах прокариотического происхождения: в митохондриях пекарских дрожжей(Saccharomyces cerevisiae)[3] и хлоропластах Arabidopsis thaliana[4],например.

В трех кластерах UniRef, содержащих запись об этом белке, есть лишь две записи, каждая из которых, относится к этому белку. Просто каждая запись относится к разным архивам: одна к UniProtKB, другая к UniParc

Структура E0SRA9 приведена в следующих записях PDB: 4XDZ, 4XEH, 5E4R

Протеомы

Для практикума выбрал протеомы UP000001304,UP000000262 у Ignisphaera aggregans и Ignicoccus hospitalis , соответственно (обе археи относятся к Desulfurococcaceae). В первом протеоме 1929 белков, во втором- 1434, судя по BUSCO, первый протеом изучен хуже второго: 15,7% против 6,1% утерянных групп ортологов. I. hospitalis отличается от изначальной археи тем что, метаболзирует водород, серу и использует углекислый газ в качестве источника углерода и акцептора электронов (хемолитоавтотроф).

Сравнивал число белков, входящих в разные группы по-разному, но способ с запросами в UniProt показался более надежным. Получились следующие результаты:

Табл.1: Число белков в разных "функциональных группах"

Категория белков	I. aggregans	I. hospitalis
Трансмембранные	414	192
Ферменты	336	286
Гидролазы	112	90

Количество трансмембранных белков у изначальной археи значительно больше, чем у I. hospitalis, что, как мне кажется, связано с возможной агрегацией клеток изначальной археи в группы. Число всех ферментов и конкретно гидролаз I. aggregans также превосходит число белков из соответствующих групп другой археи. У I. hospitalis один из самых маленьких прокариотических геномов, но в то же время она является облигатным хозяином Nanoarchaeum equitans, обнаружены следы латерального переноса генов между ними[5]. Все это свидетельствует о взаимной зависимости двух архей, чем и объясняется понижение числа генов (соответственно, числа белков) у хозяйской археи.

P.S. В третью группу взял гидролазы, т.к. надеялся увидеть достаточно резкое отличие их кол-ва у разных архей (возможно, было наивным полагать, что это так), к сожалению, такого отличия нет.

Сравнение белков, отсутствующих в I. hospitalis, но присутствующих в I. aggregans и N. equitans (задание 3)

Это сравнение, как мне казалось, могло показать, какие важные гены могли быть латерально перенесены между археями хозяином и симбионтом. Весь код, с помощью которого я смотрел на искомые белки в этом колабе

В итоге, проведя пару сравнений, я не обнаружил достаточно большого числа белков, которые могли быть перенесены из I. hospitalis в N. equitans, из чего можно сделать пару предположений: у большинства белков, подвергнувшихся латеральному переносу, изменились функции; генетический обмен между археями незначителен; у меня кривая идея/код (в то, что код кривой верить просто не хочу, а вот насчет идеи жду критики (конечно, если проверяющий дойдет до этого места). :)

Ссылки