Uniprot

ВВЕДЕНИЕ

Аспартат киназа является трансферазой, которая переносит фосфогруппу с молекулы ATP на CG-углерод (β-карбоксильная группа) молекулы аспарагиновой кислоты (аспартата, ASP, D) для последующего использования фосфорилированного аспартата в реакциях синтеза таких аминокислот как: лизина (LIS, K), треонина (THR, T), изолейцина (ILE, I) и метионина (MET, M). Относительно данного фермента лизин и треонин обладают способностью обратного ингибирования, однако по одиночке ни лизин, ни треонин не способны ингибировать киназу. [1]
Катализируемая реакция:

ATP + L-aspartate = 4-phospho-L-aspartate + ADP

Данная аспартат киназа была получена из бактерии Corynebacterium glutamicum, которая используется в пищевой промышленности для получения, в основном, глутамата (GLU, E).[1],[2]

На сайте uniprot найдены 3093 записи о белках, которые относятся к Corynebacterium glutamicum. Однако только 534 находятся в базе Swiss-prot, что составляет всего 17% от всех записей.

Сама по себе аспартат киназа имеет большое количество записей на портале: 12215 записей, но только 25 из них в базе Swiss-prot. И только 8 записей о киназах, которые кодируются тем же геном (lysС), что и у Corynebacterium glutamicum. Получается, что менее 0.1 % всех аспартат киназ кодируются геном LysC и находятся в базе Swiss-prot.

Команды для поиска информации по белкам доступны по ссылке.

Таблица 1.
Основная информация о ферменте.

UniProtKB Swiss-Prot
ID AK_CORGL
AC P26512, Q59286
EC 2.7.2.4
TaxID 196627
DR ТЫК
SQ 421 АА
MW 44755 Da

ID - название записи
AC - код доступа
EC - код классификации ферментов
TaxID - интифекатор таксона
DR - ссылки на записи в других базах данных
SQ - последовательность (в случае таблицы 1, приведена ее длина)
MW - молекулярный вес

СТРУКТУРА ФЕРМЕНТА

Структура киназы представлена четырьмя различными PDB: 2DTJ, 3AAW, 3AB2, 3AB4.

2DTJ
В данной структуре представлена регуляторная часть фермента, с которой связывается треонин для стабилизации структуры.

3AAW
Полная структура фермента вместе с лизином и треонином, то есть пример стабильной структуры с обратным ингибированием.

3AB2
Полная структура киназы в комплексе с треонином. Данная модель является примером стабильной структуры без ингибирования.

3AB4
Структура мутантной аспартат киназы вместе с лизином и треонином. Отличием от структуры 3AAW является резистентность к обратному ингибированию лизином и треонином.

КЛАСТЕРЫ

UniRef100
В данном кластере (UniRef100_P26512) встречаются только 6 аспартат киназ, 5 из которых находятся в базе данных TrEMBL, что значит, что эти белки не были описаны экспериментальным путем, и только исследуемый фермент имеет статью. Все эти киназы принадлежат бактериям из рода Corynebacterium. Исследуемый белок для данного класса является как seed'ом (длина 421 АА), так и representative'ом.

UniRef90
В этом кластере (UniRef90_P26512) представлены 29 ферментов. Только 2 из них имеются в базе Swiss-prot, а именно: исследуемый белок и киназа из Corynebacterium flavescens. Остальные же содержаться в базе TrEMBL. Seed'ом данного кластера является аспартат киназа из Corynebacterium sp. zg331 с длиной в 467 аминокислотных остатка, последовательность которой находиться в базе UniParc. Всего в кластере присутствуют 6 киназ из базы UniParc. Representative'ом, как и для UniRef100, является AK_CORGL, а также в UniRef90 содержаться только киназы из организмов рода Corynebacterium.

UniRef50
Наибольший, по очевидным причинам, кластер (UniRef50_P26512) из рассматриваемых, который содержит в себе 302 белка из организмов разных родов. К примеру, seed'ом в кластере является киназа из бактерии Streptomyces spectabilis длиной в 523 остатка из базы TrEMBL. Однако representative'ом все также является исследуемая киназа. Также как и в случае кластера UfiRef90, только 2 фермента существуют в базе Swiss-prot.

Вероятно, исследуемый белок является representative'ом для всех 3 кластеров, так как бактерия, из которой его выделили, используется в промышленности, а значит неплохо изучена.
Все 3 кластера являются достаточно маленькими, потому что охватывают небольшое количество родов. UniRef100 и UniRef90 охватывают всего лишь один род бактерий.

ПРОТЕОМ

Протеом бактерии Corynebacterium glutamicum UP000000582 содержит в себе 3093 белка, 534 из которых содержаться в базе Swiss-prot, а остальные (2559 белков) в базе TrEMBL. По грубой оценке (по отношению количества белков из базы Swiss-prot к общему количеству белков) бактерия изучена на 17%. Данный протеом является референсным, так как бактерия представляет интерес в биотехнологической отрасли.

В качестве модельного объекта для сравнения была выбрана бактерия Bacillus subtilis с протеомом UP000000606, в котором отношение исследованных белков ко всем белкам похоже с первым протеомом. Если конкретнее, то UP000000606 содержит в себе 4164 белка, из которых 564 описанных белка. Отношение описанных ко всем равно, примерно, 14%.

Сравнение протеомов по некоторым функциональным типам приведено в таблице 2.
Команды для поиска белков доступны по ссылке.

Таблица 2.
Сравнение протеомов Corynebacterium glutamicum и Bacillus subtilis.

# Corynebacterium glutamicum Bacillus subtilis
ID протеома UP000000582 UP000000606
Всего белков 3093 белка 4164 белка
Белки из Swiss-prot 534 белка (17,27%) 564 белка (13,54%)
Трансмембранные белки 714 белков (23,08%) 994 белка (23,87%)
Ферменты 802 белка (25,93%) 766 белков (18,40%)
pH-зависимые 13 белков (0,42%) 1 белок (0,02%)
Аспартат киназы 1 белок (0,03%) 3 белка (0,07%)

По таблице 2 можно сказать, что у обеих бактерий, примерно, одинаковое количество трансмембранных белков относительно всего протеома. Также, что протеом Corynebacterium glutamicum чуть более, чем на четверть состоит из ферментов, в то время как протеом Bacillus subtilis менее, чем на одну пятую. В исследуемом протеоме у 13 белков указан оптимальный pH, в то время как у модельного организма он указан только для 1 белка. Интересным моментом является то, что одна из трех аспартат киназ, которые присутвуют в протеоме Bacillus subtilis, кодируется тем же геном, что и единственная киназа у Corynebacterium glutamicum, а именно геном LysC.

ИСТОРИЯ

История киназы в базе Swiss-Prot начинается первого августа 1992 года. В то время ID был иным: AKAB_CORGL, а 30 мая 2000 года была переименована на современное название: AK_CORGL. За все время нахождения в базе было написано 159 .txt-файлов о ферменте. Интересным моментом является то, что в 20-ой записи (от 07.11.2002) поменялся .fasta-файл последовательности. Вероятно, это произошло из-за того, что за 10 лет методы определения первичной структуры белка стали более точными. Первой PDB структурой оказалась модель 2DTJ, регуляторная часть киназы, в 67-ой записи от 13.11.2007. Последняя же запись была написана 7 апреля 2021 года. Эта запись является последней, 159-ой, на момент написание обзора (13.04.2021).

ФОРМАТ ЗАПИСИ

CC:
В начале описания комментария содержится последовательность символов -!-, после идет ключевое слово комментария написанное большими буквами, а после него двоеточие. Основная информация комментария содержиться между двоеточием и ссылками на статьи. Опора для комментария, то есть статьи, на которые ссылался автор комментария, представлены в фигурных скобках.
Пример:

-!- ACTIVITY REGULATION: Feedback inhibition by lysine and threonine, but
he enzyme is moderately inhibited by lysine alone, and threonine alone
has no effect. {ECO:0000269|PubMed:17350037,
ECO:0000269|PubMed:20573952}.

FT:
Первым идет ключевое слово. Оно описывает то, зачем мы выделяем конкретный участок аминокислотный цепи. Возможны такие слова: "DOMAIN", "REGION", "BINDING", "SITE", "VER_SEQ", "MUTAGEN", "CONFLICT", "STRAND", "HELIX", "TURN". Далее, в этой же строке, представлены номера интересующих аминокислотных остатков. На следующей строке, под номерами остатков, могут находится заметки, которые описывают происходящее на данном участке. На последней строке обязательно находятся ссылка на источник информации. Примеры:

BINDING 	41
		/note="ATP"
		/evidence="ECO:0000250"
MUTAGEN 	277
	 	/note="G->A: Change in the inhibitory profile upon addition
	 	of threonine."
	 	/evidence="ECO:0000269|PubMed:17350037"
HELIX 		11..13
 		/evidence="ECO:0007744|PDB:3AB4"

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] - Описание аспартат киназы (P26512) на портале uniprot.
https://www.uniprot.org/uniprot/P26512.txt

[2] - Описание протеома Corynebacterium glutamicum на сайте uniprot.
https://www.uniprot.org/proteomes/UP000000582

fly-pig