Сирогем-синтаза CysG бактерии Pseudoalteromonas rhizosphaerae

1. Выбор белка

Для поиска белка на сайте UniProt с помощью расширенного поиска по базе данных UniProtKB (Advanced search) в поле Taxonomy [OC] я ввёл Pseudoalteromonas rhizosphaerae [2518973] и убрал все остальные параметры поиска.

Запрос:

(taxonomy_id:2518973)

Было найдено 4573 записи. Затем к тому же запросу было добавлено условие Reviewed: Yes, однако записей из Swiss-Prot не нашлось: все были представлены в TrEMBL и аннотированы автоматически.

Запрос:

(taxonomy_id:2518973) AND (reviewed:true)

Так что выбор осуществлялся по белкам из первого запроса. Основным критерием для выбора послужила достаточно хорошая аннотированность с оценкой (Annotation score) не менее 3/5. Был выбран белок CysG - мультифункциональный фермент, который катализирует три последовательные реакции получения сирогема. Интерес изучения заключается в том, что у разных организмов эти же каталитические активности распределены по разным белкам.

2. Информация о белке

Название белка: Сирогем-синтаза

Это мультифункциональный фермент, который катализирует реакции образования сирогема из уропорфириногена III. Сирогем - это простетическая группа ферментов, участвующих в реакциях ассимиляции азота и серы из неорганических соединений.

Синтез сирогема идёт в три этапа:

  1. Метилирование: S-аденозилметионин-зависимый перенос двух метильных групп на уропорфириноген III с образованием прекоррина-2.

  2. Дегидрирование: NAD+-зависимое окисление прекоррина-2 до сирогидрохлорина.

  3. Хелатирование железа: встраивание иона Fe2+ в сирогидрохлорин и образование сирогема.

4. Поисковые запросы

Сначала посмотрим на представленность этого белка и его аналогов в разных таксонах. С помощью запроса (protein_name:"Siroheme synthase") мы найдём белки, а распределение записей по таксонам посмотрим с помощью панели фильтров слева, Group by Taxonomy. Из 3941 записи 3618 приходятся на бактерии, 316 - на эукариот, и всего 7 - на археи.

Такой запрос ничего не гарантирует относительно функций белка, так как искомая фраза может быть частью другого, более длинного, а EC-номер и вовсе может быть не указан. Поэтому дальше будем искать именно по EC-номерам, чтобы быть уверенными в том, что мы находим.

Найдём исходный мультифункциональный фермент:

(EC:4.99.1.4) AND (EC:1.3.1.76) AND (EC:2.1.1.107)

Найдено 3338 записей, все в бактериях. Большинство (3144) приходится на Pseudomonadati, а внутри него 2314 записей - на класс гаммапротеобактерий (Gammaproteobacteria).

Далее попробуем поискать белки, в которых объединены только последние две активности:

(EC:4.99.1.4) AND (EC:1.3.1.76) NOT (EC:2.1.1.107)

Найдено 20 записей: 18 в бактериях и 2 в эукариотах - у пекарских (Saccharomyces cerevisiae) и делящихся (Schizosaccharomyces pombe) дрожжей. У S. cerevisiae такой белок известен как Met8p, а первую реакцию, метилирование, выполняет отдельный белок Met1p. Значит, у дрожжей три реакции распределены между двумя белками.

И, наконец, поищем белки, выполняющие только функцию хелатирования железа:

(EC:4.99.1.4) NOT (EC:1.3.1.76) NOT (EC:2.1.1.107)

Найдено 206 записей: 191 в бактериях, 2 в археях и 13 в эукариотах, из них 10 в растениях (Viridiplantae).

Также можно сделать проверку поиска по названию. Найдём белки со всеми активностями, но с другим названием:

(EC:4.99.1.4) AND (EC:1.3.1.76) AND (EC:2.1.1.107) NOT (protein_name:"Siroheme synthase")

Найдено 346 записей, все в бактериях. Следовательно, поиск по названию ненадёжен и может пропускать нужное.