Функциональная роль гена в подсистеме. GO, SEED
Дан белок Q1RHR5 - VirD4 белок бактерии Rickettsia bellii. Он относиткся к белкам секреции IV Типа (T4S), систем посредников обеспечивающих передачу белков и ДНК через клеточную оболочку бактерий. Эти системы играют важную роль в патогенезе бактерий и в горизонтальном переносе, повышая устойчивость к антибиотикам. VirB4 АТФазы системы T4S имеет важное значение как для сборки системы и так и для переноса. Рапсоложен на мембране клетки. VirB4 белки АТФазы, необходимые для пилуса биогенеза и транспорта белков в системе IV типа секреции. Структура состоит из гексамерного двойного кольца и бочкообразную форму. Расположена на внтуреней стороне мембраны.
Таблица 1 Выдачи терменов по базе данных Gene Ontology
Таблица 2 Расшифровка выдачи терменов по базе данных Gene Ontology
VirD4 - элемент машины секреции IV Типа (T4S)
Запись данного белка в базе данных метаболических путей KEGG: rbe:RBE_1018. На основе этого идентификатора было получено изображение метаболического пути, в котром примает участие VirD4. На изображении 1, отмечан непоследственно IV Тип секреции.
Изображение 1 Метаболический путь IV Типа секреции(отмечан красным). * - При нажетии открывается полная выдача с другими типами секреwии бактерий.
Секреции IV Тип присуща многих грамотрицательным бактериям и осуществяет передачу белков, ДНК или ДНК - белковые комплексы в от одной плазмиды бактерии в другую плазмиду "супрожеской" бактерий, клетку растений или животных. Иллючтсрация представленна ниже(см. Изображение 2)
Изображение 2 Схема механизма работы секреции IV Тип.
Сам оболочка комплекса выполняющая секреторные функции состоит из аминоконцевой области проксимального, который включает в себя два трансмембранных спиралей и небольшой периплазматической домен и большой-терминальный регион, который находится в цитоплазме VirD4(см. ниже Изображение 2.1). Подструктуры собираются из спареного пор-образования (mating-pore-formation) белков - например, VirB1-VirB11 из А. tumefaciens в систему VirB/D4 T4S. Белки Vir, входящие в состав комплекса, оказывают стабилизируещее воздействие друг на друга. VirD4 учавствуюет в захвате и далнейшем доставлении ДНК или белка субстрата по каналу спареного пор-образования(mating-pore-formation).
Изображение 2.1 Топологий VirB/D4 субъединиц А. tumefaciens секрецию IV типа (T4S) система. Муфта белка (СР) VirD4 и компоненты спаривания пор-образование (VirB1- VirB11) представлены в соответствии с их предлагаемых функций: энергичный (синий), канал (красный) или пилуса (зеленый) компоненты. Несколько белки посттрансляционно изменение в периплазмы. VirD4 белки постулируется собрать как супрамолекулярной структуры, состоящей из трансконверторного канала и внеклеточный пилуса.
Немосредственно сам механизм секреции IV Типа, имеет две предположитеьные интерпритации. На рисунке ниже(Изображение 3, a) показан первый механизм, заключающийся в следующем: вся структура - 'канал', в котором пилуса действует в качестве канала для прохождения подложки через клеточной оболочки; вторая модель(Изображение 3, b) представленна в так называемым "поршнем', в которой пилуса действует как поршневым двигателем, толкая субстратов в клетку. ДНК и белковые субстраты могут перемещаться через те же или различных путей, с помощью соединительной белок (СР, например, VirD4), спаривания порообразования (MPF) комплекс, общий путь секреции (GSP) или другой путь для секреции через внутреннюю мембрану. Ссылка на источник
Изображение 3 Принцип работы машины секреции IV Типа. (a) Модель'канал', в котором пилуса действует в качестве канала для прохождения подложки через клеточной оболочки; (b) "поршень', в которой пилуса действует как поршневым двигателем, толкая субстратов в клетку. (b) показана в упрощенном виде, для сравнения основного принципа.
База данных SEED
С помощью SEED Blast с параметрами Number of regions = 30, E-value cut off = 1e-20, Region Size (bp)=30000 (т.е. +-15000 оснований от гена) были найдены и отобраны 11 ортологов. На изображении ниже представлена карта окрестностей отобранных ортологов. Полученное выравнивания приведено здесь
Изображение 4 Карта окрестностей гена VirD4(цифра 1) отобранных ортологов в SEED.
На карте окресностей гена VirD4(цифра 1). В окресности белка VirD4 находятся гены белков VirB10(цифры 3) и VirB11(цифра 2). Иногда в область попадают белки VirB6(цифра 15), VirB8(цифра 6), VirB9(цифра 5). Наличие близкорасположеных геннов этих белков, обусловленно тем, что все они входят в состав одной системы. Как уже говорилось ранее белки VirB/D оказывают стабилизирующее воздействие друг на друга, для укрепления канала спареного пор-образования. Гены белков VirB(6-11)(кроме VirB7) идут всегда в обном направлении и одном и тоже порядке. Видно что на больших растояниях от гена ортологичность теряется. По другую сторону от гена(вправо) даже на растоянии 15000 нет проявления ортологов.
Используя некотрые вожности сервиса, была составлена таблица всех генов окрестностей. Она приведена ниже.
Таблица 3 Таблица встречаемости генов окружения. Розовым выделен белок, имеющий самый низкий уровень встречаемости, желтым самый высокий.
Выводы: В окресности белка VirD4 находятся гены белков VirB10(цифры 3) и VirB11(цифра 2). Иногда в область попадают белки VirB6(цифра 15), VirB8(цифра 6), VirB9(цифра 5). Наличие близкорасположеных геннов этих белков, обусловленно тем, что все они входят в состав одной системы. Как уже говорилось ранее белки VirB/D оказывают стабилизирующее воздействие друг на друга, для укрепления канала спареного пор-образования. Гены белков VirB(6-11)(кроме VirB7) идут всегда в обном направлении и одном и тоже порядке. Видно что на больших растояниях от гена ортологичность теряется. По другую сторону от гена(вправо) даже на растоянии 15000 нет проявления ортологов. Генов ко-локализованных с данным во всех или в части геномов, но не отнесенных к подсистеме, в окресностях 20000–30000 п.н.не было обноруженно.