Для вида Thermus oshimai описан протеом только одного штамма (соответвенно Thermus oshimai JL-2), поэтому я взяла именно его. Он не является референсным, но у него хорошее качество (всего лишь 5.6% фрагментированных и 7.3% недостающих белков) и стандартный размер. Поэтому я считаю, что он достаточно хорошо изучен, хоть у него и нет белков в базе Swiss-Prot.
В качестве контроля я выбрала модельный организм - Escherichia coli (strain K12) с референсным протеомом. Почти все белки находятся в Swiss-Prot, все белки полные, размер протеома стандартный. Таким образом, этот протеом очень хорошо изучен.
Различие этих бактерий состоит в том, что T. oshimai является экстремофилом (термофилом) в отличие от E. coli.
Taxonomy: Thermus oshimai JL-2
Proteome ID: UP000000211
Protein count: 2,420
Completeness (CPD): Standard
BUSCO: S:87.1% D:0% F:5.6% M:7.3%
Proteins in Swiss-Prot: 0
Taxonomy: Escherichia coli (strain K12)
Proteome ID: UP000000625
Protein count: 4,403
Completeness (CPD): Standard
BUSCO: S:99.3% D:0.7% F:0% M:0%
Proteins in Swiss-Prot: 4,401
Сравним между выбранными протеомами процентное содержание белков различных функциональных групп: трансмембранные белки, ферменты и шапероны (Таблица 1). Процентное содержание белков каждой группы выше в Escherichia coli (даже шаперонов, для которых предполагалось большее содержание в термофильной бактерии T. oshimai, так как тепло сильно влияет на фолдинг белков). Такой результат может быть связан как и с тем, что протеом T. oshimai аннотирован значительно хуже чем E. coli, так и с тем, что T. oshimai более узкоспециализирован под свои условия существования, а E. coli имеет более широкую экологическую нишу, а значит и большее количество различных белков. (Cм. скрипт на Python [1])
| Протеом | Трансмембранные белки | Ферменты | Шапероны |
|---|---|---|---|
| T. oshimai JL-2 | 445 (18.38%) | 494 (20.40%) | 51 (2.11%) |
| E. coli | 1140 (25.89%) | 1699 (38.58%) | 277 (5.15%) |
Cтабильность белков термофилов связана с последовательностями аминокислот. В аминокислотном составе важны такие замены, как Gly→Ala и Lys→Arg. Более высокое содержание аланина связано с образованием альфа-спиралей, количество которых считается важным фактором термостабильности. Аргинин в свою очередь увеличивает количество солевых мостиков и водородных связей, которые также повышают термостабильность (Extremozymes and Their Industrial Applications, 2022).
Поэтому я сравнила процентное содержание аланина и аргинина, а также соотношения в парах аминокислот, которые были указаны выше (Таблица 2). (См. скрипт Python [1])
| Протеом | Ala | Arg | Ala/Gly | Arg/Lys |
|---|---|---|---|---|
| T. oshimai JL-2 | 9.51% | 6.91% | 1.19 | 2.33 |
| E. coli | 7.97% | 4.63% | 1.29 | 1.25 |
Действительно, процентное содержание аланина и аргинина в T. oshimai выше чем в E. coli. Соотношение Ala/Gly примерно одинаковое, а вот соотношение Arg/Lys в T. oshimai почти в два раза больше чем в E. coli. Эти данные подтверждают наше предполoжение.