На главную страницу четвертого семестра

Занятие 6. Классификация функций. Коды ферментов.

Задан код фермента EC 6.1.1.12.

Что значит заданный код фермента?

На сайте совместной комиссии IUBMB-IUPAC по биохимической номенклатуре (JCBN ) имеется раздел, посвященный номенклатуре ферментов.

Заданный код означает (по пунктам):

• EC 6. Лигаза. Фермент, катализирующий реакцию соединения двух молекул за счет гидролиза дифосфатнной связи в АТФ или других трифосфатах.
• EC 6.1. Образование углерод-кислородных связей.
• EC 6.1.1. Лигазы, катализирующие реакцию образования аминоацил-тРНК и схожих структур. Аминоацил-тРНК-синтетазы ацилируют тРНК соответствующей аминокислотой. Полученная аминоацил-тРНК используется в синтезе белка на рибосомах.
• EC 6.1.1.12. Аспартил-тРНК синтетаза.

Сравнение последовательности ферментов с одинаковым кодом из эволюционно далеких организмов

C помощью SRS в БД UniProt по заданному коду EC проведен поиск аспартил-тРНК синтетазы из 3-х хорошо изученных модельных организмов - кишечной палочки Escherichia coli K-12, археи Methanococcus jannaschii и человека. Отбирались только те последовательности, гены которых имеют имена. Запрос:

((([uniprot-ECNumber:6.1.1.12*] & ((([uniprot-Organism:Escherichia*] & [uniprot-Organism:coli*]) | ([uniprot-Organism:Methanococcus*] & [uniprot-Organism:jannaschii*])) | ([uniprot-Organism:Homo*] & [uniprot-Organism:sapiens*]))) & (([uniprot-ID:*_ECOLI*] | [uniprot-ID:*_HUMAN*]) | [uniprot-ID:*_METJA*])) & [uniprot-GeneName:*])

Отобрано 4 записи: две из человека (цитоплазменный и митохондриальный ферменты), по одной из бактерии и археи.

• Сравнение доменных структур найденных белков.

  Для отображения доменных структур использовался вариант просмотра результата SW_InterProMatches, позволяющий быстро посмотреть на все мотивы в последовательностях. Сравнивались только домены Pfam.

  Все четыре белка содержат по два домена, в двух белках выделяется третий домен.

  Характеристика доменов

  	tRNA_anti	tRNA-synt_2	GAD
  Pfam ID	PF01336	PF00152	PF02938
  Описание	OB-fold домен, связывающийся с нуклеиновыми кислотами. Семейство включает антикодонсвязывающий домен аминоацил-тРНК синтетаз II типа.	тРНК синтетаза II типа (синтез аминоацил-тРНК для аспарагина, аспарагиновой кислоты и лизина).	Домен обнаружен в некоторых аспартил-тРНК синтетазах и аспартил/глутамил-тРНА амидотрансферазах (амидируют аспартил-тРНК до аспарагинил-тРНА).
  Положение в последовательности	N-концевой	C-концевой, простирается почти на всю последовательность	Внутри домена tRNA-synt_2

  Положение доменов в ферментах из далеких организмов

  	UniProt ID	UniProt AC	Имя гена	PF01336	PF00152	PF02938
  1	SYDC_HUMAN	P14868	DARS	60-145	175-497	-
  2	SYDM_HUMAN	Q6PI48	DARS2	66-149	166-609	356-452
  3	SYD_ECOLI	P21889	ASPS	18-102	117-559	307-406
  4	SYD_METJA	Q58950	ASPS	25-104	122-434	-

  
  
• Оценика сходства последовательностей аминокислот в гомологичных доменах.
  

  Множественные выравнивания доменов получено с использованием программы emma на сервере kodomo-count, с последующей раскраской в программе GeneDoc.

  Множественное выравнивание домена tRNA_anti.

  

  Множественное выравнивание домена tRNA-synt_2.

  
  
  Попарное выравнивание доменов получено программами needle и water на сервере kodomo-count. Для получения выравниваний использован скрипт. Для просмотра выравнивания щелкните по цифре.

  Попарное сходство (Similarity) доменов

  Сходство доменов tRNA_anti (Pfam ID PF01336)	Сходство доменов tRNA-synt_2 (Pfam ID PF00152)
  SYDC_HUMAN SYDM_HUMAN SYD_ECOLI SYDM_HUMAN 40.2% - - SYD_ECOLI 38.9% 52.9% - SYD_METJA 45.4% 45.4% 51.1%	SYDC_HUMAN SYDM_HUMAN SYD_ECOLI SYDM_HUMAN 36.4% - - SYD_ECOLI 37.7% 60.0% - SYD_METJA 37.2% 37.6% 39.0%

  
  Домен GAD из митохондриального белка человека и белка археи имеет сходство 42.5%

  Наибольшим сходством обладают домены из митохондриального белка человека и белка бактерии, что может свидетельствует о том, что митохондрии эукариот и бактерии имеют общее происхождение. Это может считаться еще одним доказательством теории симбиогенеза.
  Интересно, что оба домены tRNA_anti и tRNA-synt_2 эволюционировали с примерно с одинаковой скоростью, что можно объяснить тем, что данные домены необходимы для выполнения ферментом одной и той же задачи.
  Домен GAD является частью домена tRNA-synt_2, поэтому он не рассмотрен отдельно.

©Хайруллин Альберт