Учебный сайт Мироненко Юлии

Дисклеймер: в данной работе много мемов и, надеюсь, адекватных рассуждений :)

Когда думал, что сдал все практикумы, а оказалось, что нет...

Введение

Для исследования мне был выдан следующий, довольно большой (76 штук), список белков. Мне стало интересно изучить, какие белки там представлены и, возможно, предположить их функции. Первое, что бросилось в глаза - довольно много похожих, а то и почти идентичных названий. Возможно, есть и схожесть по функциям? Проверим.

Так, например, гены GSTM5, GSTM4, GSTM3, GSTM2, GSTM1, GSTA5, GSTA4, GSTA3, GSTA2, GSTA1, GSTT2B, GSTK1 и другие, содержащие в своем названии "GST..." относятся к глутатион-S-трансферазам, многофункциональным ферментам, участвующим в метаболизме широкого спектра ксенобиотиков и эндогенных соединений, таких как антибиотики, стероиды, простагландины и лейкотриены, которые в изобилии содержатся в печени. Они также участвуют как в транспортировке билирубина, так и в детоксикации билирубина, токсичного катаболита гема, который связывается и тем самым нейтрализуется. Впоследствии, обе базы данных подтвердят эту информацию визуально. Примечательно, что "MGST..." также относятся к глутатион-S-трансферазам, только микросомальным. Локализация представленных генов - млекопитающие.

Гены типа "UGT..." (UGT2B7, UGT2B28, UGT1A6, UGT1A9...), также локализованные в млекопитающих, относятся к UDP-глюкуронозилтрансферазам, которые катализирует реакции биотрансформации II фазы, в ходе которых липофильные субстраты конъюгируются с глюкуроновой кислотой для повышения растворимости метаболита в воде, тем самым облегчая его выведение с мочой или желчью. Необходимы для выведения и детоксикации лекарственных средств, ксенобиотиков и эндогенных соединений. Катализирует глюкуронидацию эндогенных стероидных гормонов, таких как андрогены и эстрогены.

Следующая довольно большая группа это "CYP..." (CYP2A7, CYP2S1, CYP2A13...), которая представлена цитохромом, проявляющим активность кумарин-7-гидроксилазы и задействованным в метаболической активации гексаметилфосфорамида, N,N-диметиланилина, 2'-метоксиацетофенона, N-нитрозометилфениламина и других соединений.

И последняя большая и о-о-очень интересная группа это "ADH..." (ADH1C, ADH1B, ADH1A...) - алкоголь-дегидрогеназа, проявляющая высокую активность в окислении этанола и играющая важную роль в его катаболизме.

Таким образом, "методом пристального взгляда" были выделены следующие основные функции нашего списка белков: участие в метаболизме, детоксикации, катализе и окислении. Осталось проверить все это на практике при помощи баз данных.

Reactome

Подадим наш список в базу данных Reactome.

Рис. 1. Выдача Reactome, желтый цвет обозначает p-value (чем ярче цвет, тем значимее результат)

А если более детально?

Рис. 2. Детальное изображение биологических путей и реакций

Итак, что мы получили? Соты, много сот!

А если серьезно, то Reactome позволяет нам понять, какие биологические пути есть у наших белков и в каких реакциях они участвуют. Т.к. белков довольно много, то супер-конкретику дать сложно, однако глобально легко заметить, что наши белки попали в группы метаболизма, биосинтеза и окисления. Это подтвердило ранее найденную информацию.

Особенно следует отметить фрагмент "обработки" лекарств. Потому что это действительно необычная функция, в отличие от того же широкораспространенного стандартного метаболизма или окисления. Существенное количество генов из списка связаны с этим самым Drug ADME. Это и упомянутые ранее "GST..." и "UGT...", и CBR3, действующий на ортохиноны и нехиноновые соединения, такие как изатин или противоопухолевый препарат орацин, и SULT2A1, который участвует в сульфатировании широкого спектра стероидов и стеринов, включая прегненолон, андростерон, желчные кислоты, холестерин, а также многих ксенобиотиков, содержащих спирт и фенольные функциональные группы и играющий важную роль в поддержании стероидного и липидного гомеостаза. Короче говоря, привет фармацевтам.

Panther

Скажу честно, выдача мне не понравилась. При сохранении пай-чарт загружался без пояснительной бригады и дальше приходилось корректировать, дабы сделать все это понятным. Неудобно :(

Текстовая выдача: ссылочка

Рис. 3. Изначальная визуальная выдача (не очень)

Как можно понять из текстовой выдачи Panther, 59 наших белков участвуют в метаболических процессах, подавляющее большинство и все упомянутые ранее, 40 в клеточных процессах, 11 в биологической регуляции, 17 в ответе на стимул, 7 в детоксификации, 4 в процессе развития и 17 не были классифицированы. Очевидно, что имеются пересечения и некоторые белки выполняют сразу несколько функций: метаболизм и биологическая регуляция, к примеру. При этом, выдача Panther не идет вразрез Reactome, а скорее подтверждает количественно ранее высказанные предположения о функциях наших белков. Это радует.

Оставлять некрасивый и совершенно не информативный пай-чарт не хотелось, поэтому пришлось чуть-чуть пошаманить.

Рис. 4. Откорректированная визуальная выдача, представленная в виде бар-чарта

Выводы

Собственно, что мы узнали и поняли? Ну, как минимум, за что отвечают наши белки и в каких реакциях участвуют, так мне, к примеру, достался набор юного фармацевта. Показали на практике, что один и тот же белок может иметь сразу несколько функций. Ну и просто посмотрели красивые картиночки :)