Поиск информации о белке с помощью UniProt

Введение

Пироглутамил-пептидаза — это представитель эндопептидаз из семейства цистеиновых протеаз. Катализирует реакцию гидролиза N-концевых остатков пироглутамата пептидов и белков. Данный фермент обнаружен у бактерий, архей и эукариот. В частности, впервые был выделен из бактерии рода Pseudomonas, чуть позже из печени крысы, а затем и из многих других организмов [1].

У млекопитающих участвует в регуляции активности нейропептидов; функция в клетках бактерий и архей изучена чуть хуже, но предположительно она заключается в снижении активности некоторых пептидов или в усвоении питательных веществ [2].

Пространственная структура

Рис. 1 Пространственная организация пироглутамил-пептидазы.

Катализируемая реакция
Рис. 2 Катализируемая реакция[1]

Рассматриваемый белок выделен из археи Thermococcus litoralis. Как представитель класса Thermococci данная архея является гипертермофильным гетеротрофным организмом, часто использующимся как модельный объект в лабораториях [4]. Рассматриваемый вид обитает в экстремальных условиях, а именно в глубоководных источниках и на дне нефтяных скважин [3].

Основная информация о белке
Раздел UniProtKB Swiss-Prot
UniProt ID PCP_THELN
UniProt AC O07883
EMBL AC Y13966, CP006670
PDB ID 1A2Z
Длина 220 AA
Молекулярная масса 24747 Da
Рекомендуемое UniProt название Pyrrolidone-carboxylate peptidase
Известна ли структура целиком Да

Поисковые запросы в UniProt
Запрос Swiss-Prot TrEMBL
Поиск по таксонам
name:"pyrrolidone-carboxylate peptidase" taxonomy:"Bacteria [2]" 133 7834
name:"pyrrolidone-carboxylate peptidase" taxonomy:"Eukaryota [2759]" 3 110
name:"pyrrolidone-carboxylate peptidase" taxonomy:"Archaea [2157]" 13 89
Поиск по кодирующему гену (pcp) и таксонам
name:"pyrrolidone-carboxylate peptidase" gene:pcp taxonomy:"Eukaryota [2759]" 0 9
name:"pyrrolidone-carboxylate peptidase" taxonomy:"Bacteria [2]" gene:pcp 133 5381
name:"pyrrolidone-carboxylate peptidase" taxonomy:"Archaea [2157]" gene:pcp 13 73
Представленность в различных систематических группах

Пироглутамил-пептидаза представлена во всех трёх доменах организмов: Bacteria, Eukaryota и Archaea. Наибольшее количество записей о рассматриваемом ферменте (как аннотированных, так и нет) относится к записям о белках бактерий.

Поиск по кодирующему гену (pcp) в различных систематических группах

Найденные эукариоты, для которых пироглутамил-пептидаза кодируется тем же геном, что и у Thermococcus litoralis, относятся к растениям, насекомым и динофитовым водорослям, но ни одна из данных записей не аннотирована. Для подавляющего большинства эукариот белок кодируется другими генами. В частности, Pgpep1 у млекопитающих. У всех записей об аналогичном ферменте у бактерий и архей с пометкой Reviewed белок кодируется тем же геном.

Изучение кластеров UniRef

UniRef100_O73944

В данном кластере рассматриваемый нами белок единственный. Соответсвенно, последовательность является как representative, так и seed.

UniRef90_O73944

Кластер полностью повторяет предыдущий и не несёт новой информации.

UniRef50_O73944

Данный кластер содержит 24 белка, 4 из которых аннотированы. Representative последовательностью является последовательность белка, выделенного из Pyrococcus furiosus, археи из всё того же семейства Thermococcaceae. Последовательность из Thermococcus litoralis по-прежнему остаётся seed.

Судя по количеству белков в каждом из кластеров, можно заключить, что последовательность рассматриваемого нами фермента мало распространена. Даже в кластере UniRef50 всего 4 аннотированных записи, хотя как было показано ранее, в UniProt содержатся 13 аннотированных записей об аналогичных ферментах у архей. Это значит, что последовательность этого белка у семейства Thermococcaceae сильно отличается от его последовательностей у остальных архей и тем более от других доменов.

Сравнение протеомов

Для сравнительной характеристики была выбрана архея-психрофил Methanococcoides burtonii, являющаяся модельным организмом. Было бы интересно отметить различия и сходства в количестве различных типов белков у таких диаметрально различных по местообитанию организмов.

Сравнение организмов
Организм Thermococcus litoralis Methanococcoides burtonii
Proteome ID UP000015502 UP000001979
Всего белков 2506 2242
Taxonomy 523849 - Thermococcus litoralis (strain ATCC 51850 / DSM 5473 / JCM 8560 / NS-C) 259564 - Methanococcoides burtonii (strain DSM 6242 / NBRC 107633 / OCM 468 / ACE-M)
Число записей в Swiss-Prot 18 (0,7%) 253 (11,3%)
Число трансмембранных белков 519 (20,7%) 462 (20,6%)
Число ферментов 364 (14,5%) 585 (26,1%)
Число ДНК-связывающих белков 127 (5%) 131 (5,8%)

Запросы доступны по ссылке

Так, мы наблюдаем большое различие в представленности белков с ферментативной активностью в протеомах рассматриваемых архей (14,5% у T. litoralis против 26,1% у M. burtonii). Возможно это связано с малой изученностью протеома Thermococcus litoralis, процент аннотированных записей о которой составляет всего 0,7%. Число же остальных типов белков оказалось незначительно различающимся.

Литература

1. R.F. Doolittle, Pyrrolidonecarboxylyl peptidase, Methods in Enzymology, Academic Press, Volume 19, 1970, Pages 555-569, ISSN 0076-6879, ISBN 9780121818814, https://doi.org/10.1016/0076-6879(70)19043-4.

2. Singleton M, Isupov M, Littlechild J. X-ray structure of pyrrolidone carboxyl peptidase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus litoralis. Structure. 1999 Mar 15;7(3):237-44. doi: 10.1016/s0969-2126(99)80034-3. PMID: 10368293.

3. Kostyukova, A., Gongadze, G., Polosina, Y. et al. Investigation of structure and antigenic capacities of Thermococcales cell envelopes and reclassification of "Caldococcus litoralis" Z-1301 as Thermococcus litoralis Z-1301. Extremophiles 3, 239–246 (1999). https://doi.org/10.1007/s007920050122

4. Bertoldo C., Antranikian G. (2006) The Order Thermococcales. In: Dworkin M., Falkow S., Rosenberg E., Schleifer KH., Stackebrandt E. (eds) The Prokaryotes. Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/0-387-30743-5_5