Для работы над практикумом я выбрала биохимический путь в базе данных KEGG (Pathways). Мой выбор пал на метаболизм биотина. Метаболическая карта представлена на рис. 1.
Биотин (витамин H или витамин B7, кофермент R) - это водорастворимый витамин группы В. Он является важным кофактором биотинзависимых карбоксилаз, таких как пируваткарбоксилаза и ацетил-СоА-карбоксилаза. Таким образом, биотин является кофактором в метаболизме жирных кислот, лейцина и в процессе глюконеогенеза.
Краткое описание рассматриваемого метаболического пути:
Начальным этапом метаболического пути является метилирование метилового эфира малонила, после чего из него образуется метиловый эфир пимелоила. Следующие 4 этапа метаболического пути консервативны у всех биотин-синтезирующих организмов и приводят к образованию биотина. Биотин ковалентно присоединяется к биотин-зависимой карбокислазе с помощью специальной лигазы с формированием активной формы этого фермента. Уже после разложения биотинилированной карбоксилазы, полученное производное биотина разлагается биотинидазой до свободного биотина.
Метаболический путь биотина связан с метаболическими путями биосинтеза жирных кислот, разложения лизина, биосинтеза тропана, пиперидина и алкалоида пиридина через вещества, выделенные на рисунке 1 красными рамками.
Рис. 1 Карта метаболизма биотина из базы данных KEGG , идентификатор карты: map00780 , красными рамками выделены вещества, являющиеся переходом к другим метаболическим путям.
Метаболический путь биотина в разных доменах жизни
Выбранные организмы:
1. Bacillus subtilis (сенная палочка). Семейство: Bacillaceae, класс: бациллы, домен: бактерии
Карта метаболизма биотина предствавлена на рис. 2. У этой бактерии метаболическая карта биотина во многом совпадает с референсной. Имеются цепи последовательных реакций. У них есть все основыне ферменты биосинтеза и разложения биотина, однако он не вовлечен в большое количество "соседних" метаболизмов (например, в биосинтез жирных кислот, или разложение лизина).
2. Lokiarchaeum sp. GC14_75. Тип: локиархеи, домен: археи
Карта метаболизма биотина предствавлена на рис. 3. В этом случае отвутствуют цепи последовательных реакций, есть немного ферментов метаболизма биотина (около пяти). Скорее всего, метаболизма биотина как такового у локиарей нет, однако они могут перерабатывать некотовые промежуточные метаболиты.
3. Homo sapiens (человек разумный). Семейство: гоминиды, класс: млекопитающие, домен: эукариоты
Карта метаболизма биотина предствавлена на рис. 4. У человека имеется некоторое количество ферментов метаболизма биотина, последовательных реакций нет. Важно отметить, что ферменты, которые имеются у человека - обеспечивают активное вовлечение биотина в "соседние" метаболизмы, однако, не обеспечивают его синтез. Витамин Н поспупает в организм человека из пищи.
Рис.2 Метаболизм биотина у B. subtilis
Рис.3 Метаболизм биотина у локиархей
Рис.4 Метаболизм биотина у человека
Реакция формирования биотина из его сульфоксида в базе данных KEGG
Ссылка на станицу реакции в базе данных KEGG: biotin S-oxide-forming Идентификатор реакции: R10127 . Краткая схема реакции выглядит так: Biotin sulfoxide + NADPH + H+ <=> Biotin + NADP+ + H2O. Полная схема реакции представлена на рис.5 (а). Местопложение реакции в исследуемом метаболизме изображено на рис. 6 (б).
Рис.5.а) Схема реакции R10127. б)Место реакции R10127 в метаболизме биотина