8 практикум (UniProt Proteomes, EMBOSS)

Ложкина Мария

Поиск протеома, соответствующего геномной сборке

Для задания был изучен протеом бактерии Austwickia chelonae (taxonomy ID: 100225).

Требуемые данные:

• ссылка на страницу сборки в базе NCBI Datasets Genome: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/GCF_003391095.1/
• идентификатор последней версии сборки в INSDC: GCA_003391095.1
• идентификатор последней версии сборки в RefSeq: GCF_003391095.1
• поисковый запрос по UniProt Proteomes (genome_assembly:GCA_003391095.1) не дал результатов

Поиск и скачивание референсного протеома

С помощью поискового запроса (taxonomy_id:100225) AND (proteome_type:1) в UniProt Proteomes был найден референсный протеом UP000008495.

Далее при помощи запроса (proteome:UP000008495) в базе данных UniProtKB были найдены 3048 белков, принадлежащих этому протеому.

Соответствующий URL: https://rest.uniprot.org/uniprotkb/stream?compressed=true&format=txt&query=(proteome:UP000008495)

Команда в bash для скачивания белков протеома из соответствующего запроса в базе UniProtKB в файл UP000008495.swiss.gz: curl 'https://rest.uniprot.org/uniprotkb/stream?compressed=true&format=txt&query=(proteome:UP000008495)' > UP000008495.swiss.gz

Оценка числа белков, содержащих альфа-спирали

Для того, чтобы посчитать количество записей (белков) в протеоме, имеющих в своих структурах альфа-спирали (тип “HELIX” в соответствующей строке записи) или трансмембранные белки (тип “TRANSMEM”), был написан код на python.

Код на python для решения этой задачи:

import gzip

f = gzip.open("UP000008495.swiss.gz", "rt")

has_helix = False
has_transmem = False

helix = 0
transmem = 0

for line in f:
  if line.startswith('FT   TRANSMEM'):
    has_transmem = True
  if line.startswith('FT   HELIX'):
    has_helix = True
  
  if line.startswith('//'):
    if has_transmem == True:
      transmem += 1
    if has_helix == True:
      helix += 1
    has_transmem = False
    has_helix = False

f.close()

print('Кол-во записей, имеющих альфа-спирали:', helix)
print('Кол-во записей, имеющих трансмембранные участки:', transmem)
    

Результат:

• Кол-во записей, имеющих альфа-спирали: 0 (0% от всего протеома);
• Кол-во записей, имеющих трансмембранные участки: 737 (24,2% от всего протеома).

Отсутствие в протеоме альфа-спиралей может быть связано с тем, что, возможно, сведения об альфа-спиралях вносятся только на основе экспериментальных данных. В таком случае, если протеом не был обработан вручную, записи об альфа-спиралях будут отсутствовать.

Оценка количества ферментов в протеоме

Оценим количество ферментов в протеоме с помощью расширенного поиска UniProtKB:

• (proteome:UP000008495) AND (protein_name:*ase). Результат: 1569 записей (51,5% от всего протеома). Многие названия ферментов оканчиваются на -ase, что дало нам возможность примерно оценить количество белков с каталитической активностью в рассматриваемом протеоме. Оценка является примерной, так как некоторые названия ферментов не оканчиваются на -ase (например, тубулин, являющийся ГТФазой, не отображает этого в своем названии).
• (proteome:UP000008495) AND (cc_catalytic_activity:*). Результат: 570 записей (18,7% от всего протеома). Данный запрос показывает, сколько всего белков в протеоме имеют каталитическую активность.

Поисковый запрос по имени белка дает более точную оценку, поэтому можно предположить, что количество ферментов в протеоме UP000008495 соответствует примерно 51-52% от общего числа белков.