Функции. Онтологии базы данных GO.

1. Что значит код фермента ADIA_ECOLI ?

Воспользуемся БД UniProt.

1. Код EC=4.1.1.19

2. Расшифровка:

ЛИАЗЫ - класс ферментов, катализирующих реакции, в результате которых происходит разрыв связи С—С, С—О, С—N или др.,

сопровождающийся образованием двойных связей, а также обратные реакции - присоединения по двойным связям.

Разрыв связи в этих реакциях не сопряжен с  гидролизом или с окислительно-восстановительными превращениями.

В тех случаях, когда преобладающей является реакция присоединения, называются синтазами.

Подклассы лиаз сформированы по типу расщепляемой связи, подподклассы - по природе элиминируемой в результате

реакции молекулы (СО2,воды или др.). 

Углерод-углерод лиазы катализируют расщепление связи С—С. В этот подкласс входит обширная группа карбокси-лиаз,

катализирующих реакцию декарбоксилирования с элиминированием СО2, например,изучаемый мною белок аргинин

декарбиксилиаза.

Для многих карбокси-лиаз кофакторы, принимающие участие в электроф. катализе декарбоксилирования - тиаминдифосфат и

пиридоксаль-5'-фосфат. Карбокси-лиазы играют важную роль во мн. превращениях веществ, например, в процессах гниения.

Ферменты этой группы с кофактором пиридоксаль-5'-фосфатом катализируют элиминирование a- и b-заместителей L-аминокислот

и замещение b-заместителей. 

Справка с сайта: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2306.html

3. Уравнение катализируемой реакции: L-arginine = agmatine + CO2.

4. Графическое изображение реакции:

БД : PDB

БД : KEGG

БД : BRENDA

2. В каких метаболических путях участвует фермент ADIA_ECOLI ?

а)Воспользуемся БД UniProt.

Имя локуса гена : b4117.

б)Теперь воспользуемся БД KEGG. Введём в поиск eco:b4117.

Метаболические пути: 
eco00330 - Arginine and proline metabolism ; Метаболизм пролина и аргинина.
Метаболический путь в графическом изображении.
eco01100 - Metabolic pathways ; Общий метаболический путь.

3. Найдём в KEGG структурные формулы ГТФ и ФАД:

Название	Идентификатор	Структурная формула
GTP; Guanosine 5'-triphosphate ГТФ; Гуанозин - 5'-трифосфат	С00044
FAD ; Flavin adenine dinucleotide ФАД ; Флавинадениндинуклеотид	С00016

Справка:ФАД - Флавинадениндинуклеотид, рибофлавин-51-аденозиндифосфат, небелковый компонент (кофермент)

большинства ферментов-флавопротеидов, присутствующих во всех живых клетках; производное рибофлавина (витамина B2).

Участвует в окислительно-восстановительных процессах организма.  FAD существует в двух формах — окисленной и

восстановленной, его биохимическая функция, как правило, заключается в переходе между этими формами.

Молекула FADH2 является переносчиком энергии и восстановленный кофермент может быть использован как субстрат в реакции

окислительного фосфорилирования в митохондриях. Молекула FADH2 окисляется в FAD, при этом выделяется энергия,

эквивалентная (запасаемая в форме) двум молям ATP.

Основной источник восстановленного FAD у эукариот - Цикл Кребса и бета-окисление липидов . В цикле Кребса FAD является

простетической группой фермента сукцинатдегидрогеназы, которая окисляет сукцинат  до фумарата, в бета-окислении липидов

FAD является коферментом Ac-CoA-дегидрогеназы.

Справка с сайта: http://ru.wikipedia.org/wiki/Флавинадениндинуклеотид

4. Найдём метаболический путь от одного заданного вещества к другому:

Зайдём на  БД KEGG Pathway и воспользуемся функцией "Color objects in pathways"

для нахождения метаболического пути между GTP(красный) и FAD(зелёный).

Выбранная цепочка ферментативных реакций:

Искомый путь: Riboflavin metabolism.

цепочка: Гуанозин - 5'-трифосфат > Флавинадениндинуклеотид.

Идентификаторы промежуточных соединений:

Выбран путь метаболизма рибофлавина,так как он оказался единственным,в котором задействованы оба вещества.

Справка:рибофлавин - (витамин В2, лактофлавин ) - желто-оранжевые кристаллы.

Биологическая роль рибофлавина определяется его участием в качестве предшественника коферментам

(т. н. флавиновых ко-ферментов)-флавинадениндинуклеотида (ФАД, FAD); флавинмононуклеотида, или рибофлавин-5'-фосфата

(ФМН, FMN;); 8a-(3-N-L-гистидил)- и 8a-(5-L-цистеи-нил)флавинадениндинуклеотида. Эти коферметы (главным образом ФАД)

входят в большое число важнейших окислительно-восстановительных ферментов.

Справка с сайта: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3907.html

5. Сравним метаболические пути у разных организмов:

Возможность выбранной цепочки ферментативных в разных организмах с известными полными геномами.

Организм	Возможна ли цепочка реакций (да/нет/неизвестно)	Обоснование
Escherichia coli K-12 MG1655	да посмотреть	Присутствуют все необходимые ферменты
Archaeoglobus fulgidus	нет посмотреть	Известны не все гены,необходимые для осуществления данного процесса: EC 3.5.4.26 ; EC 3.1.3.- ; EC 2.5.1.9; EC 2.7.1.26; EC 2.7.7.2
Arabidopsis thaliana	нет посмотреть	Отсутствуют гены: EC 3.1.3.- ;EC 2.7.7.2
Homo sapiens	нет посмотреть	Для осуществления реакции известны гены всего трёх ферментов.

 

6. Сравним ферменты из далеких организмов:

Мой фермент с ЕС 2.1.3.2 .

Этот фермент относится к классу EC-2-трансфераз,подклассу карбокси- и карбамоилтрансфераз.

А именно,это - аспартат карбомоилтрансфераза.

Справка: Трансфераза - класс ферментов , катализирующих обратимые процессы переноса различных групп атомов

(например, аминные, ацильные, фосфатные и др.) от одних молекул к другим;

Систематические названия ферментов класса образуются по схеме:

«донор:акцептор + группа + трансфераза».

Аспартат карбомоилтрансфераза участвует на 2 стадии в биосинтезе пиримидинового нуклеотида - цитидинтрифосфата.

Посмотреть.

1)С помощью одного запроса к SRS найдём ферменты с ЕС 2.1.3.2 у человека и археи Archaeoglobus fulgidus.

Запрос:

2)В ответ на запрос получили 2 белка : PYR1_HUMAN ( P27708 ) и PYRB_ARCFU( O30130 ).

ДОМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЛКОВ ИЗ БД PFAM.

Красной галочкой отмечен общий домен белков.

Воспользовавшись  режимом SW_InterProMatches для просмотра находок, сравним доменную организацию этих белков:

Жёлтой галочкой отмечен домен,принадлежащий как PYR1_HUMAN, так и PYRB_ARCFU .

Это аспартат/орнитин-связывающий домен (Asp/Orn binding domein).

Описание,представленное Pfam:

1)Аспартат карбамоил-трансфераза (ATCase) катализирует превращение аспартата и карбамоил-фосфата в карбамоил-аспартат,

что является второй стадией в процессе биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов. В прокариотах ATCase состоит из 2 субъединиц:

каталитической (gene pyrB) и регуляторной (gene pyrI) цепи; у эукариотов - они входят в состав мультифункционального фермента,

который у млекопитающих называется CAD ,и который также катализирует другие этапы биосинтеза пиримидов.

2)Орнитин карбомоил-трансфераза (OTCase) катализирует превращение орнитина и карбомоил-фосфата в цитруллин.

У млекопитающих этот фермент учавствует в цикле образования мочевины (в орнитиновом цикле) и локализуется в

митохондриальном матриксе. В прокариотах и эукариотических микроорганизмах вовлечён в биосинтез аргинина.

В некоторых бактериальных видах участвует в деградации аргинина.

Было показано, что два эти фермента эволюционно родственны. Прогнозируемые вторичные структуры обоих ферментов похожи,

и существуют схожищие участки последовательностей. Один из таких участков включает три остатка,которые,как было показано

кристаллографическим анализом, участвуют в связывании фосфорил-группы карбамоил-фосфата.

С-концевой аспартат/орнитин-связывающий домен соединяет N-концевые домены двух альфа спиралей и которые образуют

петлю между доменами.

4)С помощью инструмента KEGG найдём лучшего ортолога для PYR1_HUMAN из прокариот и лучшего ортолога для

PYRB_ARCFU из эукариот.

Определим локусы генов:

Для PYRB_ARCFU это afu:AF0106.

Для PYR1_HUMAN это hsa:790.

Для PYRB_ARCFU лучшим ортологом оказался AaeL_AAEL009475  (Aedes aegypti (yellow fever mosquito)) .

Процент гомологичности:46,2%.

Для PYR1_HUMAN лучшим ортологом оказался Hbut_0302 ( Hyperthermus butylicus ).

Процент гомологичности:48%.

Вывод: так как отобранные белки обладают фактически той же ферментативной активностью у столь различных и далёких друг

от друга групп:эукариотов и архей, то можно сделать вывод,что фермент консервативен на таком далёком эволюционном

расстоянии.

©Терешкова Алеся,2010e