Полиэтилентерефталат гидролаза (ПЭТФаза) - фермент бактерии Ideonella sakaiensis, способный расщеплять полиэфирный пластик. Он имеет типичную α/β-гидролазную структуру и состоит из шести α-спиралей и восьми β-слоев. Щель активного центра ПЭТФазы шире, чем у других известных белков со схожей структурой и функцией. Предположительно, такое строение активного центра необходимо для связывания кристаллических полиэфиров. Также, по сравнению с другими схожими белками, у ПЭТФазы гидрофобная поверхность, прилегающая к активному центру, расширена. Поверхность фермента сильно поляризована, однако пока неизвестно, какую роль играет это свойство. ПЭТФаза имеет два дисульфидных мостика, один из которых находится в активном центре. Предположительно, мостик может увеличивать стабильность активного центра. Сайт связывания ПЭТФазы характеризуется очень гибкими и длинными ароматическими цепями (Austin et al., 2018).
ПЭТФаза синтезируется бактериями Ideonella sakaiensis, открытыми японскими учеными в 2016 году . Эти бактерии используют ПЭТФ как источник энергии и углерода для роста. Они расщепляют ПЭТФ до моно(2-гидроксиэтил)терефталевой кислоты и небольшого количества терефталевой кислоты и бис(2-гидроксиэтил)терефталевой кислоты в качестве побочного продукта. Далее другой фермент, также выделяемый I. sakaiensis, расщепляет моно(2-гидроксиэтил)терефталевую кислоту до мономеров, терефталевой кислоты и этиленгликоля (Yoshida et al., 2016). Данная бактерия имеет очень важное экологическое значение, так как способна расщеплять ПЭТФ.
| Таблица 1. Информация о белке | |
|---|---|
| раздел UniProtKB | Swiss-Prot |
| UniProt ID | PETH_IDESA |
| UniProt AC | A0A0K8P6T7 |
| EMBL AC | BBYR01000074 |
| PDB ID | list of PDB ID |
| длина | 290 AA |
| молекулярная масса | 30247 Da |
| рекомендуемое UniProt название | Poly(ethylene terephthalate) hydrolase |
| Длина участка с известной стуктурой | ~260 AA |
| Таблица 2. Расширенный поиск UniProt | |
|---|---|
| Запрос | Результаты запроса |
| name:"poly ethylene terephthalate hydrolase" NOT id:A0A0K8P6T7 | белки со схожим описанием (DE) в других организмах 11 результатов |
| family:"ab hydrolase superfamily" organism:"ideonella sakaiensis" NOT id:A0A0K8P6T7 | другие α/β-гидролазы Ideonella sakaiensis 3 результата |
| NOT a0a0k8p6t7 annotation:(type:function "poly ethylene terephthalate") | другие белки, связанные с ПЭТФ 1 результат |
| Кластеры UniRef | |
| a0a0k8p6t7 AND identity:0.5 | кластер UniRef50 (ID: UniRef50_A0A0K8P6T7) 26 записей |
| a0a0k8p6t7 AND identity:0.9 | кластер UniRef90 (ID: UniRef90_A0A0K8P6T7) 3 записи |
| a0a0k8p6t7 AND identity:1.0 | кластер UniRef100 (ID: UniRef100_A0A0K8P6T7) 2 записи |
Как видно из результатов поисковых запросов, существует не так много белков со схожей функцией, то есть ПЭТаз (11 результатов). Причем все они выделяются бактериями. Если же говорить о белках I. sakaiensis, помимо ПЭТазы, α/β-гидролазами также являются еще 3 белка. В разложении ПЭТ наравне с ПЭТазой участвует МЭТаза, расщепляющая моно(2-гидроксиэтил)терефталевую кислоту до мономеров.
В кластер UniRef50 входит 26 записей. Белки кластера принадлежат 5 различным организмам, все они являются бактериями. Примечательно, что белков, разлагающих ПЭТ, помимо самой ПЭТазы в кластере нет. Из результатов запроса можно сделать вывод, что белки, схожие с ПЭТазой, не распространены, вырабатываются только бактериями и, по-видимому, выполняют специфические функции. Также, получается, другие белки, гидролизирующие ПЭТ, имеют последовательность, заметно отличающуюся от ПЭТазы I. sakaiensis.
Кластер UniRef90 содержит 3 записи. Все они являются ПЭТазами I. sakaiensis.
В кластере UniRef100 2 записи, представляющие собой ПЭТазы I. sakaiensis.
Во всех кластерах UniRef изучаемый мной белок является репрезентативной последовательностью, то есть она наиболее хорошо аннотирована и по ней удобнее всего изучать данный белок. Однако эта последовательность не является сидом, что означает, что она не самая длинная в кластере.
В качестве референсного протеома я выбрала протеом Thalassocella blandensis. Мне было интересно сравнить протеом этой бактерии с протеомом I. sakaiensis, так как у нее тоже есть схожий фермент, расщепляющий ПЭТ. Thalassocella blandensis так же как и I. sakaiensis является грамотрицательной протеобактерией
Как можно видеть, результаты вполне сравнимые: трансмембранные белки составляют 17% от всех белков I. sakaiensis и 21% от белков T. blandensis; ферменты составляют 27% протеома I. sakaiensis и 32% протеома T. blandensis. Белков, схожих с ПЭТазой по выполняемой функции (гидролаза сложных эфиров карбоновых кислот) в обоих протеомах не так много (меньше одного процента).