Ферменты и метаболические пути

  1. ЕС код фермента белка KITH_ECOLI

    2. Найдем EC код белка KITH_ECOLI, потом по этому белку определим функцию заданного фермента.
    Для этого следует зайти на страницу International Union of Biochemistry and Molecular Biology и далее проследовать по ссылкам - в соответствии с кодом фермента.

    EC=2.7.1.21:
    EC 2
    Transferase(отдельный класс ферментов, катализирующих перенос функциональных групп и молекулярных остатков от одной молекулы к другой. Широко распространены в растительных и животных организмах, участвуют в превращениях углеводов, липидов, нуклеиновых и аминокислот.)
    Трансферазы
    EC 2.7
    Transferring phosphorus-containing groups
    Перенос групп, содержащих фосфор
    EC 2.7.1
    Phosphotransferases with an alcohol group as acceptor
    Фосфотрансферазы, которые используют в качестве акцептора ОН-группу
    EC 2.7.1.21
    thymidine kinase
    Тимидин киназа

    К сожалению, мне не дано было уравнение реакции и графическое изображение. Соответственно, я использовал словесное описание реакции. 
    Название: 
тимидин киназа
Систематическое название: 
АТФ-тимидин 5`-фосфотрансфераза			
Реакция: 
ATP + thymidine = ADP + thymidine 5'-phosphate

  2. Метаболические пути фермента

    3. В документе UNIPROT с описанием белка KITH_ECOLI найдём имя локуса гена.Это:b1238.
    Далее открываем главную страничку БД KEGG и проверим поиск гена по названию данного локуса. В результате поиска гена по названию локуса в базе KEGG среди генов Escherichia coli K12 была найдена запись eco:b1238. В поле Pathways содержатся 2 идентификатора метаболических путей: 
           eco00240  Pyrimidine metabolism   Метаболизм пиримидина
       eco01100  Metabolic pathways      Метаболические пути
    Посмотреть карту метаболизма пиримидина. Красным обозначен фермент тимидин киназа.

  3. Структурные формулы химических соединений

    4. Открываем страницу оглавления KEGG. Находим ссылку на базу данных химических соединений (KEGG LIGAND).

    L-триптофан // L-Tryptophan
    ID C00078


    Мелатонин // Melatonin
    ID C01598

  4. Метаболический путь от одного заданного соединения к другому

    5. Поиск осуществлялся в БД KEGG Pathway между веществами L-триптофан и Мелатонин. Были найдены две карты, в которых присутствовали оба соединения. Я выбрал карту для более специфических путей: 
    Выбранная цепочка ферментативных реакций:
путь: метаболический путь трипотофана
цепочка:Триптофан → Мелатонин
    Путь от трипотофана до мелатонина можно посмотреть здесь.
    ** красным отмечено первое соединение цепочки, желтым - промежуточные, зеленым - последнее соединение цепочки

  5. Сравните метаболические пути у разных организмов

    6. Карта была переведена в режим разных организмов. В некоторых из этих организмов ферменты, необходимые в реакции, оказались незакодированы.

    Возможность выбранной цепочки ферментативных в разных организмах с известными полными геномами.
    Организм Возможна ли цепочка реакций
    (да/нет/неизвестно)    		 Обоснование
    Escherichia coli K-12 MG1655 да
    посмотреть карту     		не все ферменты, необходимые в цепочке, присутствуют.
    Archaeoglobus fulgidus нет ни одного фермента цепочки не закодировано
    Arabidopsis thaliana нет Ни одного фермента цепочки не закодировано,
    найден только один ген
    Homo sapiens нет Ни одного фермента цепочки не закодировано,
    найдены гены для 3 ферментов(EC=4.1.1.28;2.3.1.87;2.1.1.4)

  6. Сравнение ферментов из далеких организмов

      7. Был дан EC-код: 2.1.1.63
      1. Найдем с помощью SRS ферменты с ЕС кодом 2.1.1.63 учеловека и археи Archaeoglobus fulgidus.
      Опция использования маски (Use wildcards) была снята, чтобы находились только ферменты с кодом 2.1.1.63. Что бы нам жить было легче, воспользуемся тем, что для белков приняты короткие имена. ID белков человека заканчиваются на _HUMAN, белки археи Archaeoglobus fulgidus - на _ARCFU.

      Запрос: 
          ([uniprot-ECNumber:2.1.1.63] & ([uniprot-ID:*_human] |  [uniprot-ID:*_ARCFU]))
      Было найдено 2 находки:
      MGMT_HUMAN
OGT_ARCFU
      2.В режиме SW_InterProMatches были сравнены доменные организации найденных белков.
      ID Pfam AC Изображение
      MGMT_HUMAN PF01035
      PF02870

      OGT_ARCFU PF01035


      Для белков человека в Pfam описаны 2 домена: PF01035 и PF02870 являются метилтрансферазами
      Для белка археи показан один домен, такой же, как у человека :PF01035(Methylated-DNA--protein-cysteine methyltransferase)
      3.Последовательности фермента с ЕС кодом 2.1.1.63 из археи и человека были вырезаны. Затем для определения процента сходства между ними эти последовательности были выравнены при помощи программы needle. В результате был получен файл. 
      
Identity:      43/246 (17.5%)
Similarity:    68/246 (27.6%)
Gaps:         138/246 (56.1%)
      4. Поиск ортологов:
      Для белка MGMT_HUMAN название гена MGMT; для OGT_ARCFU - ogt. Соответсвующие id в KEGG hsa:4255 и afu:AF2314.

      Ген ортолог для MGMT_HUMAN среди архей:

      Ген: mac:MA4322  
Организм: Methanosarcina acetivorans
Процент идентичности: 0.353
Перекрытие последовательностей: 167

      Ген ортолог для OGT_ARCFU среди эукариот:

      Ген: ppp:PHYPADRAFT_93804 
Организм: Physcomitrella patens subsp. patens
Процент идентичности: 0.400 
Перекрытие последовательностей: 85
      Белок в организме человека соответсвует белку в археи с низким процентом идентичности, но, не смотря на это, белки выполняют одинаковые функции, точнее они оба являются метилтрансферазами.
    © Мкртчян 2010