Классификация функций. Коды ферментов.

Дополнительные задания.

На главную страницу четвертого семестра

  1. Использование средств специализированного ресурса Brenda для характеристики фермента EC 6.1.1.11 - АТФ-зависимая серил-тРНК лигаза.

    Все упражнение выполняются с использованием опции "Quick search" , т.е. начиная с главной странички. Выбирается для поиска вкладка "EC-Number", а затем в окошко поиска вводится 6.1.1.11. Получена строчка, в которой можно найти ссылки на схему ферментативной реакции, перечень всех последовательностей и полное описание.

    Вот схема ферментативной реакции с участием рассматриваемого фермента (по данным BRENDA):

    Ответы на поставленные вопросы (из полного описания и перечня всех последовательностей):

    1. Сколько всего ферментов с таким кодом описано в БД?
      В БД BRENDA описаны 323 последовательности ферментов с EC 6.1.1.11;

    2. Какая субъединичная структура характерна для ферментов данного типа?
      Димер (поле SUBUNITS);

    3. Какие бывают пострансляционные модификации у таких ферментов?
      Посттрансляционные модификации данного типа фермента не описаны (поле Posttranslational Modification - "No entries in this field").

    4. Какие болезни человека так или иначе связаны с данным ферментом? Болезней, связанных с данным ферментом, неописано (поле DISEASE - "No entries in this field"). Но логично предположить, что в случае отсутствия такого фермента (отвечающего за образование комплекса серин-РНК) нарушается нормальный синтез белка; это влечет за собой гибель организма на самых ранних этапах развития.
    Brenda - весьма обширный ресурс: кроме указанной информации, имеются подробные данные о номенклатуре фермента (например, синонимы, систематическое имя и пр.), данные о взаимодействии фермент-субстрат (тип субстрата, кофакторы, участвующие ионы металла, ингибиторы/активаторы и пр.); о функциональных параметрах (например, оптимум рН и температурный оптимум); структуре фермента (последовательность, молекулярный вес, посттрансляционные модификации, субъединичная структура ...) и молекулярных свойствах; также имеются ссылки на литературные источники (включая информацию о болезнях человека так или иначе связанных с данным ферментом).

  2. Сравнение аннотаций функций в БД GOA у ферментов из далеких организмов. Сравнение этих аннотаций с аннотациями в UniProt ( SRS ).

    Работа ведется с белками, которые были найдены и исследованы в обязательном упражнении №2 (поиск ведется по AC UniProt). Это 4 белка: 2 из организма человека (SYSC_HUMAN, SYSM_HUMAN), 1 белок из кишечной палочки Escherichia coli К 12 (SYS_ECOLI) и 1 из Methanococcus jannaschii (SYS_METJA).
    * Запрос в SRS на эти белки выглядят так:

    Аннотирование в GOA:
    Белок Клеточный компонент (component) Биологический процесс (process) Функция (function)
    SYSC_HUMAN (АС P49591) 2 ассоциированных термина GO;
  3. гомогенная фракция (NR; GO:0005625)
  4. цитоплазма (NR; GO:0005737)
    		5.  4 ассоциированных терминов GO;
  5. трансляция (TAS,IEA; GO:0006412)
  6. аминоацилирование тРНК для трансляции белков (IEA; GO:0006418)
  7. тРНК - процессинг (TAS; GO:0008033)
  8. серил - тРНК аминоацилирование (IEA; GO:0006434)
    		9. 6 ассоциированных терминов GO;
  9. связывание нуклеотидов (IEA; GO:0000166)
  10. присоединение РНК (TAS; GO:0003723)
  11. аминоацил-тРНК лигазная активность (GO:0004812)
  12. связывание АТФ (GO:0005524)
  13. лигазная активность (GO:0016874)
  14. серин-тРНК лигазная активность (TAS,IEA; GO:0004828)
    15. SYSM_HUMAN (АС Q9NP81) 1 ассоциированный термин;
  15. митохондрия (ISS, IEA; GO:0005739)
    		16.  3 ассоциированных термина GO;
  16. трансляция (IEA; GO:0006412)
  17. тРНК аминоацилирование для трансляции белка (IEA; GO:0006418)
  18. серил - тРНК аминоацилирование (ISS, IEA; GO:0006434)
    		19.  5 ассоциированных терминов GO;
  19. связывание нуклеотидов (IEA; GO:0000166)
  20. аминоацил-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004812)
  21. серин-тРНК лигазная активность (ISS, IEA; GO:0004828)
  22. связывание АТФ (ISS, IEA; GO:0005524)
  23. лигазная активность (IEA; GO:0016874)
    24. SYS_ECOLI (АС P0A8L1) 0 ассоциированных терминов 3 ассоциированных термина;
  24. трансляция (IEA; GO:0006412)
  25. аминоацилирование тРНК для трансляции белка (IEA; GO:0006418)
  26. серил - тРНК аминоацилирование (IEA; GO:0006434)
    		27.  5 ассоциированных терминов GO;
  27. связывание нуклеотидов (IEA; GO:0000166)
  28. аминоацил-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004812)
  29. серин-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004828)
  30. связывание АТФ (IEA; GO:0005524)
  31. лигазная активность (IEA; GO:0016874)
    32. SYS_METJA (АС Q58477) 0 ассоциированных терминов 2 ассоциированных термина;
  32. трансляция (IEA; GO:0006412)
  33. серил - тРНК аминоацилирование (IEA; GO:0006434)
    		34.  5 ассоциированных терминов GO;
  34. связывание нуклеотидов (IEA; GO:0000166)
  35. аминоацил-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004812)
  36. серин-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004828)
  37. связывание АТФ (IEA; GO:0005524)
  38. лигазная активность (IEA; GO:0016874)

    39. Специфичность для всех ферментов - присоединение серина к тРНК.

    Для Escherichia coli К 12 и Methanococcus jannaschii не ассоциирован ни один из терминов онтологии Component; а для рассматриваемых белков из организма человека ассоциированные термины онтологии Component имеют коды подтверждения NR - Not recorded, IEA, ISS - это указывает на низкое качество аннотирования, значит "размещение" исследуемого фермента в клетке недостаточно точно описано.
    Что касается онтологии Рrocess, то здесь количество аннотаций для 4х ферментов от 2ух (в случае Methanococcus jannaschii) до 4х (человек) [причем для белка SYSC_HUMAN, помимо трансляции, аминоацилирования тРНК для трансляции белка и серил - тРНК аминоацилирования, указано еще и участие в процессинге тРНК (код аннотации TAS)]. Однако "хорошие подтверждения" аннотаций этой онтологии есть только у белка человека SYSC_HUMAN (код TAS - для трансляции и участии в созревании тРНК); в других случаях процессы, в которых задействован фермент серин-тРНК лигаза, "определены" из электронных аннотаций (код IEA) либо на основании сходства последовательностей (код ISS).
    По онтологии Function: число аннотаций практически одинаковое, но опять же, в случае белков человека - SYSC_HUMAN - имеются лучшие доказательства некоторых функций (код TAS для связывания РНК и связывания АТФ).

    Теперь сравниваются аннотации БД GOA с аннотациями в UniProt. B UniProt в каждой из записей приводится только 3-4 ссылки на идентификаторы GO:
    Белок Клеточный компонент (C) Биологический процесс (P) Функция (F)
    SYSC_HUMAN (АС P49591)
  39. -
  40. * SUBCELLULAR LOCATION: цитоплазма
    		41.
  41. трансляция (TAS; GO:0006412)
  42. процессинг тРНК (TAS; GO:0008033)
  43. присоединение тРНК (TAS; GO:0003723)
  44. серин-тРНК лигазная активность (TAS; GO:0004828)
    		45.
    SYSM_HUMAN (АС Q9NP81)
  45. митохондрия (ISS; GO:0005739)
    		46.
  46. серил-тРНК аминоацилирование (ISS; GO:0006434)
    		47.
  47. присоединение АТФ (ISS; GO:0005524)
  48. серин-тРНК лигазная активность (ISS; GO:0004828)
    49. SYS_ECOLI (АС P0A8L1)
  49. -
  50. * SUBCELLULAR LOCATION: цитоплазма
    		51.
  51. серил-тРНК аминоацилирование (IEA; GO:0006434)
    		52.
  52. присоединение АТФ (IEA; GO:0005524)
  53. серин-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004828)
    54. SYS_METJA (АС Q58477)
  54. -
  55. * SUBCELLULAR LOCATION: цитоплазма
    		56.
  56. серил-тРНК аминоацилирование (IEA; GO:0006434)
    		57.
  57. присоединение АТФ (IEA; GO:0005524)
  58. серин-тРНК лигазная активность (IEA; GO:0004828)
    59. В рассматриваемых документах UniProt число аннотаций с идентификаторами GO значительно меньше, чем в GOA; причем новых идентификаторов GO и связанных с ними локализацией/процессом/функцией обнаружено не было. Аннотации UniProt менее подробны, чем аннотации GOA (кроме того, в GOA имеются прямые ссылки на источники, из которых импортировались данные [в UniProt эти источники только указываются]).

    Но это не следует понимать как "UniProt менее информативен, чем GOA", просто каждая из этих БД хороша по-своему: главное в БД UniProt - хранящиеся в ней последовательности (есть и другая ценная информация: например, ссылки на статьи; данные о структуре фермента и пр.); главное в GOA - хранящиеся в ней аннотации.

  59. Использование средств специализированного ресурса Brenda для сравнения cвойств 2-х ферментов из далеких организмов.

    Для сравнения выбраны серин-тРНК лигазы (EC 6.1.1.11) человека (SYSC_HUMAN) и кишечной палочки (SYS_ECOLI). Была проведена фильтрация серин-тРНК лигаз по указанным организмам. Оказалось, что оптимум рН (поле "pH OPTIMUM") приведен только для фермента из организма человека и составляет 7.6 - фермент работает в слабощелочной среде. Такие данные подтверждены результатами статьи Martha Heckl, Kristina Busch and Hans J. Gross (ссылка на PubMed приведена также в поле "pH OPTIMUM - LITERATURE" (кроме этого, по этой же ссылке можно получить список характеристик фермента, подтвержденных в этой статье)).
    Данные об оптимуме для фермента кишечной палочки отсутствуют.

©NADEZDA TUKHTUBAEVA,2007