На главную страницу четвертого семестра 

Метаболические пути. KEGG.


Описание ферментативной реакции





Для рассмотрения была выбрана карта метаболизма пурина . Из нее был вырезан следующий фрагмент:



Из даннаго фрагмента видно, что вышеуказанный субстрат (PRPP на схеме), может быть получен одним путем - из рибозы 5-фосфата, а вышеуказанный продукт (Ribosylamine-5P на схеме) может дальше превратиться только в одно вещество - 5'-фосфорибозилглицинамид (GAR).


Поиск заданного метаболического пути. Сравнение ферментов разного типа, катализирущих одну и ту же реакцию


При задании только названия метаболического пути в KEGG выводится список вариантов осуществления данного пути в отдельных организмах. Если добавить к названию слово "reference", появляется список трех видов карт (Reference pathway, Reference pathway(KO), Reference pathway(Reaction)), содержащих обобщенный вариант заданного пути, т.е. в нем все возможные варианты протекания этого пути в отдельных организмах объединены в одну общую схему. А если добавить к названию слово "map", то выводится только один вид карты, содержащей обобщенный вариант заданного пути (Reference pathway).

Название метаболического пути: Glycolysis / Gluconeogenesis (Гликолиз)

Для сравнения двух ферментов с разным кодом, но катализирующими одну реакцию, из карты гликолиза был выбран следующий фрагмент:


При рассмотрении двух ферментов, выделенных на схеме зеленым цветом, были получены следующие результаты:

EC  2.7.1.41 EC  3.1.3.10

  • Название: glucose-1-phosphate phosphodismutase (глюкозо-1-фосфат фосфодисмутаза)


  • Расшифровка кода:

    EC 2. Transferases (Трансферазы)
    EC 2.7. Transferring phosphorus-containing groups (Переносящие фосфор-содержащие группы)
    EC 2.7.1.
    • Phosphotransferases with an alcohol group as acceptor (Фосфотрансферазы со спиртовыми группами в роли акцептора)

  • Катализируемая ферментативная реакция:

    2 D-glucose 1-phosphate <=> D-glucose + D-glucose 1,6-bisphosphate




  • Участие в метаболических путях:
    Glycolysis (Гликолиз)
    Starch and sucrose metabolism (Метаболизм крахмала и сахарозы)


  • Субъединичная структура: тример


  • Организмы, в которых фермент катализирует выбранную реакцию: Streptococcus pyogenes MGAS5005 (serotype M1, M28)

  • Название: glucose-1-phosphatase (глюкозо-1-фосфатаза)



  • Расшифровка кода:

    EC 3. Hydrolases (Гидролазы)
    EC 3.1. Acting on ester bonds (Гидролизуют эфирные связи)
    EC 3.1.3. Phosphoric monoester hydrolases (Фосфатазы)





  • Катализируемая ферментативная реакция:

    alpha-D-glucose 1-phosphate + H2O <=> D-glucose + phosphate



  • Участие в метаболических путях:
    Glycolysis (Гликолиз)




  • Субъединичная структура: димер


  • Организмы, в которых фермент катализирует выбранную реакцию: Escherichia coli, Salmonella typhimurium LT2

При сравнении данных результатов можно сделать вывод, что два фермента, принадлежащих к разным классам и различающихся по своей структуре и механизму катализируемой реакции, независимо от этого способны катализировать образование альфа-D-глюкозы из альфа-D-глюкозо-1-фосфата. При этом присуствие обоих ферментов на фрагменте карты означает, что в одних организмах выбранная реакция катализируется одним из ферментов, а в других - вторым ферментом.


Cравнение метаболических путей у разных организмов



Биосинтезу фенилаланина из хоризмата соответствует следующий фрагмент карты:

Как видно из данного фрагмента, фенилаланин может синтезироватся из хоризмата четырьмя путями - в двух случаях в результате трех последовательных реакций и в двух других случаях в результате пяти последовательных реакций. Хоризмат образуется из 5-O-(1-карбоксивинил)-3-фосфошикимата или из префеновой кислоты. Фенилаланин в дальнейшем может превращаться в фенилпируват, тирозин или L-фенилаланил-тРНК.

Биосинтез фенилаланина из хоризмата у Escherichia coli K-12 и Homo sapiens:

Escherichia coli K-12 Homo sapiens





При сравнении двух указанных фрагментов можно заметить, что фенилаланин синтезируется из хоризмата только у кишечной палочки, тогда как у человека он синтезируетя из фенилпирувата, который, в свою очередь, образуется из тирозина. Объяснить это можно тем, что кишечной палочки удобно получать из хоризмата сразу три необходимые ей аминокислоты - фенилаланин, тирозин и триптофан. В тоже время человеку, в организме которого триптофан не синтезируется, а доставляется с пищей, вероятно, выгоднее синтезировать фенилаланин из тирозина и, наоборот, тирозин из фенилаланина, а не использовать дополнительно хоризмат для синтеза каждой из двух аминокислот по-отдельности. Таким образом, у человека возник более гибкий механизм образования фенилаланина, напрямую связанный с образованием тирозина.

© Глотова Ирина,2006