Функциональная роль гена в подсистеме

Gene Ontology (GO)

Дан белок E. coli, AC которого C6V3D0. Этот белок (General secretion pathway protein I, gspI) принадлежит к системе секреции типа II.
Описание этого функций белка в базе GO (Gene ontology) приведено ниже:

ID в GO	Название	Тип записи	Описание
GO:0015628	Белковая секреция системой типа II	Биологический процесс	Процесс секреции белков через внешнюю мембрану у Грам-отрицательных бактерий ситемой белковой секреции типа II. Белки, использующие этот путь, сначала перемещаются через цитоплазматическую мембрану через Sec или Tat пути.
GO:0008565	Белковая транспортная активность	Молекулярная функция	Включает направленный транспорт белков в клетку, из клетки или между клетками.
GO:0015627	Комплекс системы белковой секреции типа II	Клеточный компонент	Большой белковый комплекс, содержащий 12-15 субъединиц, который крепится к клеточной оболочке Грам-отрицательных бактерий и способствует выходу белков во внешнюю среду. Комплекс включает цитоплазматический компонент, субкомплекс на внутренней мембране и секреторной поры на внешней мембране. Белки, использующие этот систему II, сначала перемещаются через цитоплазматическую мембрану через Sec или Tat пути.

Все гомологи, найденные blastp имели те же записи GO. Это, видимо, говорит о высокой важности этого белка и его наличии у всех Грам-отрицательных бактерий.

Описание системы секреции типа II


Рисунок 1. Схема системы белковой секреции типа 2.	Рисунок 2. Список белков, задейстовованных в системе.

Главной чертой является двуступенчатый механизм функционирования, задействующий периплазматическое пространство с транспортируемыми субстратами, которые перемещаются благодаря работе Sec или Tat системы.
I стадия (Sec-система): Располагающийся в цитоплазматической мембране канал T2SS, состоит из АТФ-азы — sec A, сигнальной пептидазы и нескольких белков Sec D, Sec E, Sec F, Sec G, Sec Y. Цитоплазматический шаперон Sec В транспортирует секретируемый белок к этому каналу. Сигнальная пептидаза отщепляет сигнальную последовательность в секретируемом белке, Sec A расщепляет АТФ, благодаря чему белок поступает в периплазматическое пространство, где под действием некоторых шаперонов претерпевает конформационные перестройки, необходимые для транспорта через наружную мембрану.
II стадия: Транспорт через наружную мембрану требует взаимодействия 12-16 дополнительных белков: мономеры протеина D, или секретина, полимеризуются с образованием кольцевидного канала, который стабилизируется липопротеином S. Протеины G-K имеют N-концевые повторы, которые отщепляются протеином О или препилиновой пептидазой.

SEED

С помощью SEED Blastp был проведен поиск гомологов исследуемого белка gspI с параметрами e-value = 1e-10, number of regions = 100, region size = 16000 пар оснований. По запросу нашлось 25 ортологичных белков. Все они был почти одинаковы, была оставлена 21 карта окерестности исследуемого гена.

Рисунок 3. Карты окрестностей гена gspI найденные SEED, 1 - обозначение исследуемого гена.

Чтобы рассмотреть более широкую окрестность гена праметр region sixe был изменен на 30000.

Рисунок 4. Примеры карт широких окрестностей гена gspI

В узкой окрестности сразу видны гены других белков системы секреции, в более широкой же окрестности обнаруживаются гены белков с совершенно другими функциями.

Данные для узкой окрестности были представлены в виде таблицы. Из нее была получена информация встречаемости каждого гена во всех 21 окрестности, а также их принадлежность к той или иной подсистеме. Были удалены гены, встречающиеся 1-2 раза, и гены, кодирующие гипотетические белки.

Рисунок 5. Таблица с информацией о генах окрестности исследуемого гена.

Из талицы видно, что белки главного пути секреции C-M встречаются у всех выбранных организмов, и только N встречается не везде. Это говорит о высокой кончервативности данной системы. Все белки центарльного пути секреции входят в другие подсистемы, нежели белки окрестности. Однако интересен белок препелин пептидаза, которая участвует в работе системы секреции второго типа, но не SEED обозначает ее как часть другой подсситемы. Еще два часто встречающихся белка - шаперон Hsp33 и некоторый ассоциированный с рибосомой шаперон. Они отненсены здесь к другим подсистемам, нежели система секреции. Однако учитывая механизм ее работы, описанный выше, не исключается и их участие в этой подсистеме.