Цель данного задания – проверить, являются ли члены разных ортологических рядов KEGG гомологичными белками, и проанализировать их филогенетические отношения.
Для работы была выбрана реакция с ЕС-кодом
R07563 пути биосинтеза каротиноидов (выделена красным), катализируемой двумя ферментами:
бета-каротин каталаза (CrtO type) - K02292 и
бета-каротин каталаза (CrtW type) - K09836.
Схема биосинтеза каротиноидов
Схема реакции
Реакция катализируется двумя группами ортологов с идентификаторами K02292 (CrtO type) (18 белков) и K09836 (CrtW type) (60 белков).
Далее последовательности всех этих белков были скачаны и выравнены с помощью программы Muscle (JalView).
Полученные последовательности:
K02292 (CrtO type)
K09836 (CrtW type)
Множественное выравнивание всех последовательностей с помощью программы Muscle:
JalView-проект.
Нельзя сказать, что белки из двух ортологических рядов выравнились между собой хорошо, т. к. при выравнивании образовалось много гэпов, к тому же
аминокислоты сложной структуры, по которым обычно мы ориентируемся, постановляя "диагноз" о гомологичнгости белка, не совпадают между белками из разных рядов.
Однако внутри рядов белки выравниваются хорошо.
Так как белки не гомологичны, то смысла строить дерево нет.
Задание 3.
Биосинтез лизина -
ссылка на БД KEGG с картой метаболического пути
Характеристика: В клетках микроорганизмов лизин синтезируется из аспарагиновой кислоты и служит конечным продуктом разветвленного метаболического пути биосинтеза,
общего для трех аминокислот — лизина, метионина и треонина.
Существует два принципиально различных пути биосинтеза лизина.
Один путь идет, начиная с 2 – кетоглутаровой кислоты, через 2 – аминоадипиновую кислоту к L-лизину (аминоадипиновый путь).
По этому пути лизин образуется в клетках дрожжей, грибов, актиномицетов и некоторых водорослей. Регуляция биосинтеза лизина по
аминоадипиновому пути изучена сравнительно мало, но все же известно, что она идет по первому ферменту, катализирующему превращение
2 – кетоглутаровой кислоты в гомолимонную, так как избыток лизина в среде заметно тормозит образование последней.
Второй путь (диаминопимелиновый путь) начинается с аспарагиновой кислоты и проходит через 2,6 – диаминопимелиновую кислоту.
Такой путь имеет место в бактериальных клетках. Этот путь образования лизина был подробно изучен у E. Coli, а позднее было доказано,
что у основных продуцентов лизина, и у глутаматсинтезирующих бактерий биосинтез идет по диаминопимелиновому пути.
Эта схема образования лизина расшифрована при использовании различных мутантов, дефицитных по определенным ферментам в
цепи превращений аспарагиновой кислоты до L – лизина.
Путь биосинтеза лизина связан со следующими путями KEGG:
Метаболизм глицина, серина и треонина (через L-гомосерин)
Биосинтез пептидогликано (через производные мезо-2,6-диаминопимелата)
Деградация лизина (через лизин)
Цикл Кребса (через 2-оксоглютарат)
Биосинтез тропана, пиперидина и пиридина (через лизин)
Метаболизм пирувата (через гомоцитрат)
Из списка организмов, для которых в KEGG описан данный путь были выбраны три:
Архея Methanosarcina acetivorans Карта
Домен: Археи
Тип: Эвриархеоты
Класс: Methanomicrobia
Порядок: Methanosarcinales
Семейство: Methanosarcinaceae
Род: Methanosarcina
Бактерия Yersinia pestisКарта
Домен: Бактерии
Тип: Протеобактерии
Класс: Гамма-протеобактерии
Порядок: Enterobacteriales Rahn
Семейство: Энтеробактерии
Род: Иерсинии
Вид: Чумная палочка
Примат Macaca fascicularis (вид из семейства мартышковых)
Карта
Тип: Chordata
Подтип: Vertebrates
Класс: Mammals
Отряд: Приматы
Семейство: Мартышковые
Род: Макаки
Вид: Макак-крабоед
Наиболее полно путь представлен у археи, можно проследить почти все реакции по диаминопимелиновому пути до пирролизина.
Кроме того, представлены несколько реакций из аминоадипинового пути.
У чумной палочки путь представлен менее полно, но опять же можно проследить весь ход метаболизма по диаминопимелиновому пути до лизина,
имеется ответвление в сторону путей биосинтеза пептидогликанов и метаболизма аминокислот.
У примата в карте пути представлено только три реакции. Следовательно, в отличие от описанных прокариот,
для макаки-крабоеда лизин является незаменимой аминокислотой.
Для выполнения задания была выбрана реакция
R00271.
Уравнение реакции:
Acetyl-CoA + H2O + 2-Oxoglutarate <=> (R)-2-Hydroxybutane-1,2,4-tricarboxylate + CoA
Схема реакции R00271.
Положение реакции R00271 в пути метаболизма лизина.
СПАСИБО ЗА ПРОСМОТР
© Мария Медведева
