Отчет за практикум 7

Calcium-gated potassium channel

Найденный белок - кальций-зависимый калиевый канал Methanothermobacter thermautotrophicus. Такие каналы отличаются от всех других калиевых каналов высокой чувствительностью как к концентрации внутриклеточного кальция, так и к напряжению.^[1]

Methanothermobacter thermautotrophicus - анаэробная неподвижная архея, продуцирующая метан и обитающая в термофильных зонах. Была обнаружена и выделена в 1971 году из осадка сточных вод в Урбане, штат Иллинойс.^[2] Термофильные Methanothermobacter spp. используются для изучения физиологии и биохимии превращения молекулярного водорода и углекислого газа в метан (т. е. гидрогенотрофного метаногенеза). А сама Methanothermobacter thermautotrophicus уже применяется в качестве промышленного биокатализатора на этапе биологического метанирования в крупномасштабных процессах преобразования энергии в газ.^[3]

С помощью запросов к UniProtKB было выяснено, что кальций-зависимый калиевый канал имеют 203 организма, при этом проверенных записей (swiss-prot) всего 2. Нельзя сказать, что белок сильно распространен и хорошо изучен, но данные о нем все же есть. Также оказалось, что среди таксона Methanothermobacter данный белок имеют только Methanothermobacter thermautotrophicus (METTF).

Сравнение протеомов

Для сравнения были выбраны протеомы следующих бактерий одного рода:

1) Methanothermobacter thermautotrophicus (strain ATCC 29096 / DSM 1053 / JCM 10044 / NBRC 100330 / Delta H): протеом референсный, содержит 1868 белков, из которых в swiss-prot 622.

2) Methanothermobacter marburgensis: протеом содержит 1756 белков, из которых в swiss-prot 95. Данный протеом нереференсный, но имеет достаточно swiss-prot записей (второй по количеству в роде Methanothermobacter после Methanothermobacter thermautotrophicus).
Methanothermobacter marburgensis (ранее известная как штамм Methanobacterium thermoautotrophicum Marburg) была выделена в 1978 году из анаэробных осадков сточных вод в Марбурге, Германия. Этот метаноген растет быстрее и до более высоких концентраций клеток, чем Methanothermobacter thermautotrophicus. Оба организма использовались в течение последних 35 лет для выяснения ферментов и коферментов, участвующих в восстановлении углекислого газа до метана с помощью водорода. ^[4]

Трансмембранные белки

Выполнены запросы:
annotation:(type:transmem) AND organism:"Methanothermobacter thermautotrophicus (strain ATCC 29096 / DSM 1053 / JCM 10044 / NBRC 100330 / Delta H) (Methanobacterium thermoautotrophicum) [187420]" AND proteome:up000005223
annotation:(type:transmem) AND organism:"Methanothermobacter marburgensis (strain ATCC BAA-927 / DSM 2133 / JCM 14651 / NBRC 100331 / OCM 82 / Marburg) (Methanobacterium thermoautotrophicum) [79929]" AND proteome:up000000345
Результат: количество трансмембранных белков у Methanothermobacter thermautotrophicus - 352 (18,8%); у Methanothermobacter marburgensi - 329 (18,7%). Их процентное содержание почти одинаково у обоих организмов.

Ферменты

Выполнены запросы:
ec:* AND organism:"Methanothermobacter thermautotrophicus (strain ATCC 29096 / DSM 1053 / JCM 10044 / NBRC 100330 / Delta H) (Methanobacterium thermoautotrophicum) [187420]" AND proteome:up000005223
ec:* AND organism:"Methanothermobacter marburgensis (strain ATCC BAA-927 / DSM 2133 / JCM 14651 / NBRC 100331 / OCM 82 / Marburg) (Methanobacterium thermoautotrophicum) [79929]" AND proteome:up000000345
Результат: 434 у Methanothermobacter thermautotrophicus (23,2%) и 530 у Methanothermobacter marburgensi (30,2%). Процентное содержание ферментов различается. Возможно это связано с различиями процессов происходящих при биосинтезе метана, в котором задействовано множество ферментов.

Трансферазы

Выполнены запросы:
ec:2* AND organism:"Methanothermobacter thermautotrophicus (strain ATCC 29096 / DSM 1053 / JCM 10044 / NBRC 100330 / Delta H) (Methanobacterium thermoautotrophicum) [187420]" AND proteome:up000005223
ec:2* AND organism:"Methanothermobacter marburgensis (strain ATCC BAA-927 / DSM 2133 / JCM 14651 / NBRC 100331 / OCM 82 / Marburg) (Methanobacterium thermoautotrophicum) [79929]" AND proteome:up000000345
Результат: 153 у Methanothermobacter thermautotrophicus (8,2%) и 189 у Methanothermobacter marburgensi (10,8%).

Первая аминокислота в каждом белке

Команды:
zcat UP000005223.swiss.gz | seqret -filter 'swiss::stdin:*[1:1]' | grep -v '>' | sort | uniq -c
zcat UP000000345.swiss.gz | seqret -filter 'swiss::stdin:*[1:1]' | grep -v '>' | sort | uniq -c
Результат: 1868 M для Methanothermobacter thermautotrophicus и 1756 M для Methanothermobacter marburgensi. То есть в обоих геномах все белки действительно начинаются с метионина.

Источники

1) "Large-conductance, calcium-activated potassium channels: Structural and functional implications" (Srinivas Ghatta, Deepthi Nimmagadda, Xiaoping Xu, Stephen T., O'Rourke), 2005 Dec 13

2) J Bacteriol, 1997 Nov;179(22):7135-55 "Complete genome sequence of Methanobacterium thermoautotrophicum deltaH: functional analysis and comparative genomics.", Smith DR et al.

3) "A Shuttle-Vector System Allows Heterologous Gene Expression in the Thermophilic Methanogen Methanothermobacter thermautotrophicus ΔH". 2021 Dec 21;12(6):e0276621. doi: 10.1128/mBio.02766-21. Epub 2021 Nov 23.

4) "Complete genome sequence of Methanothermobacter marburgensis, a methanoarchaeon model organism." Liesegang H., Kaster A.K., Wiezer A., Goenrich M., Wollherr A., Seedorf H., Gottschalk G., Thauer R.K. J. Bacteriol. 192:5850-5851(2010)