1. Работа с KEGG PATHWAY

Общие сведения о метаболическом пути биосинтеза лизина

На данный момент известно шесть путей синтеза L-лизина, которые поразделяются на две группы: диаминопимелиновые (DAP) пути и L-2-аминоадипиновые. В DAP-путях лизин синтезируется из аспартата (или же метионина, треонина и изолейцина). Для всех этих путей общими являются четыре шага превращения L-аспартата в (S)-2,3,4,5-тетрагидродипиколинат, а также во всех этих путях лизин непосредственно синтезируется из мезо-диаминопимелата (происходящее же между (S)-2,3,4,5-тетрагидродипиколинатом и мезо-диаминопимелатом различается у четырех путей, входящих в эту группу). Мезо-диаминопимелат в свою очередь является важным метаболитом - как составляющая пептидогликана, из которого состоит клеточная стенка бактерий. Пути биосинтеза лизина, принадлежащие этой группе, найдены у бактерий, архей, растений (например, магнолиевых). Другие два пути принадлежат аминоадипиновой группе, поскольку имеют общее начало, приводящее к образованию L-2-аминоадипиновой кислоты. Организмы, обладающие этим путем, не нуждаются в мезо-диаминопимелиновой кислоте, поскольку она не является компонентом их клеточной стенки - он найден у бактерий, архей, грибов и водорослей (например, эвглен) [1].

как можно видеть на рис. 1 (метаболической карте биосинтеза лизина из базы данных KEGG), в этим биосинтезом связаны 14 других (обведены в красные рамки) через 7 веществ (кружочки закрашены оранжевым).

Рис. 1. Карта биосинтеза лизина (ID: map00300)

Метаболический путь биосинтеза лизина в разных доменах жизни

Мной были выбраны три вида: Escherichia coli (кишечная палочка), Methanocaldococcus и Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля). На рис. 2-4 показаны пути биосинтеза лизина этих организмов, в подписях к рисункам указан путь и таксономия организма (домен, класс и вид).

Рис. 2.Lysine biosynthesis, succinyl-DAP pathway, aspartate => lysine

Bacteria, Gammaproteobacteria - Enterobacteria, Escherichia coli

Рис. 3.Lysine biosynthesis, acetyl-DAP pathway, aspartate => lysine

Archaea, Euryarchaeota, Methanocaldococcus

Рис. 4.Lysine biosynthesis, DAP aminotransferase pathway, aspartate => lysine

Plants, Eudicots, Arabidopsis thaliana (thale cress)

Видно, что у всех рассмотренных организмов есть все необходимые для их пути синтеза ферменты, поэтому реакции образуют единую цепь, ведущую от указанных выше изначальныз веществ к синтезу лизина. Поэтому есть все оснвоания предположить, что все выбранные организмы способны синтезировать лизин.

2. Работа с KEGG REACTION

Реакция образования L-2-аминоадипат-6-полуальдегида в базе данных KEGG

Была выбрана реакция с участием НАДФ, ее ID R04390: alpha-Aminoadipoyl-S-acyl enzyme + NADPH + H+ <=> L-2-Aminoadipate 6-semialdehyde + Holo-Lys2 + NADP+. На рис. 1 она обведена в зеленую рамку.