Занятие 6.

  1. Исследование доменной структуры конкретного белка

    1. Описание доменной структуры белка по данным Pfam

      2. Доменная структура белка AROE_Ecoli по данным Pfam
      Cхема из Pfam:
      Пояснения к схеме
      № Pfam AC Pfam ID Полное название семейства домена
      (по-русски! и желательно с кратким пояснением)      		 Положение в последовательности белка

      AROE_Ecoli

      		 Клан
      1. PF8501 Shikimate_dh_N Субстратсвязывающий домен шикимат дегидрогеназы 8-88 -
      2. PF01488 Shikimate_DH Хинат-5-дегидрогеназа,
      катализирующая превращение хината в 5-дегидрохинат (шикиматный путь - биосинтез ароматических аминокислот).      		 116-130 Клан NADP_Rossmann (CL0063),
      содержит 148 сем-в,
      у 15-ти неизвестна функция

    2. Выравнивание-затравка (seed) - файл - для Shikimate_DH домена.

    3. Сравните описание доменной структуры в Pfam с описанием в других БД

      4. Представлено 9 подписей, пять из которых интегрированны в InterPro. Наиболее отличаются от структуры доменов БД Pfam структуры БД TIGRFAMs и HAMAP. Согласно данным этих БД существует только один домен у белка.

      Также привлекает внимание структура БД PANTHER, в которой присутствует только один укороченный домен. По анотации этой БД этот домен выполняет дегидрогеназную функцию в шикиматном пути.

    4. Сопоставьте доменную структуру с 3D структурой заданного белка

      • соответствуют ли домены Pfam отдельным компактным частям структуры (структурным доменам), или нет?

      Благодаря вводу в консоли display *:A, мы получаем нижеприведённый рисунок (PDB: 1nyt). Как видно из него, весь белок состоит из 4х повторяющихся частей. В каждой 2 домена. Таким образом, да, соответствуют отдельным компактным частям структуры. Зелёным представлен домен Shikimate_dh_N ( PF08501), а красным - описанный выше домен - Shikimate_DH ( PF01488).

       

      • если домен Pfam попадает на отдельный структурный домен, то насколько полно такое совпадение?

      Домен Pfam попадает на структурный домен полностью. При внимательном рассмотрении видно, что каждый домен занимает своё место - не пересекаясь с другим доменом.

  2. Исследование эволюции отдельных доменов

    1. Домен PF01488 встречается в 897. Большая часть принадлежит Бактериям. Но есть также и у многих представителей и других царств, кроме Животных. Похоже, что функцию этого важного белка у животных выполняет какой-то другой или вовсе не заменяется. Что и подтверждает, что животные должны получать, например, тирозин из вне. Дегидрогеназа играет важную роль в биосинтезе ароматических аминокислот.

      Представленность домена PF01488 в организмах разных видов
      Таксон
      Количество белков с доменом PF01488.
      Эукариоты Зеленые растения
      99
      Грибы
      152
      Животные
      -
      Остальные эукариоты
      11
      Бактерии
      2825
      Археи
      134

    2. Определите, в скольких разных белках Escherichia coli K12 встречаются домены, представленные в заданном белке

      3. Представленность изучаемых доменов в белках Escherichia coli (strain K12)

      № PFAM ID Количество белков в Escherichia coli (strain K12)
      1. PF8501 2 (шикимат дегидрогеназа, хинат/шикимат дегидрогеназа)
      2. PF01488 3 (шикиматная дегидрогеназа, глутамил тРНК-редуктаза, хинат/шикимат дегидрогеназа)
      Видим, что первый домен необходим для шикиматной функцианальности второго домена (на то он и субстрат связывающий). В третьей фукнции домена PF01488 - глутамил тРНК-редуктаза - субстрат связывающий шикиматный домен не нужен.

    3. Доменные перестройки

      4. Рассмотрим домен PF8501. Как субстрат связывающий домен, на нём не должны сильно сказываться доменные перестройки. Так как он является важной структурной единицей для ферментативного домена. Субстрат связывающий домен определяет функциональную специфичность прилежащего домена.

      Видим: рассматриваемый домен изображён зелёным - может не сохранять свою структуру (располагаться совместно с доменом PF01488 (красный)), хотя имеет такую тенденцию. Но всегда располагается с доменами ферментов шикиматного пути. Причина снова приводит к его функции - субстратсвязывающий домен. Также есть случай дупликации этого домена, каждая дупликация скорее всего необходима для связывания субтрата с близ лежащим доменом: 3-дегидрохиназы или хинат-5-дегидрогеназы.

      Рассмотрим домен PF01488. Когда обсуждались белки уже было показано, что этот домен может встречаться (в силу своей функции) без своего субстратсвязывающего домена.

      Видим: Данный домен действительно может встречаться и без субстратсвязывающего домена. Прчём, если это происходит белок с этим доменом обладает различными функциями. На рисунках: 1 - глутамил-тРНК редуктаза; 2 - MtdA бифункциональный белок (совместно с метилен-тетрагидрометан дегидрогеназным доменом); 3 - алкоголь дегидрогеназа.

      Как видно из всех рисунков, домен PF01488 стоит ближе к С-концу, а PF8501 - к N-концу. Причём эта же тенденция сохраняется и при перестройках, в сочетании с другими доменами.

© 2010 Borisova Marina