Ферменты и метаболические пути

1. Что значит код заданного фермента

Белок MLTA_ECOLI:
EC=4.2.2.n1 - это который выдал UniProt, но такой EC не был найден в International Union of Biochemistry and Molecular Biology, поэтому я использовал EC=4.2.2.1

Расшифровка кода:

Код по-английски по-русски Ферментативная активность
4 Lyases Лиазы Ферменты этого класса катализируют реакции негидролитического отщепления и/или присоединения функциональной группы к субстрату. При этом может разрезаться С-С, C-N, C-O и другие связи.
4.2 Carbon-Oxygen Lyases Углерод-кислородные лиазы Образуют и/или расщепляют С-О связь субстрата.
4.2.2 Acting on Polysaccharides Работают на полисахаридах Образуют и/или расщепляют связи полисахаридов.
4.2.2.1 Hyaluronate lyase Гиалуронат лиаза Расщепляет гиалуронатные цепочки на бета-D-GalNAc-(1->4)-бета-D-GlcA соединениях, в итоге разрывая полисахарид на3-(4-деокси-бета-D-глюко-энуронозил)-N-ацетил-глюкозамин. Этот фермент так же действует на хондроитин.


Уравнение реакции:
beta-D-GalNAc-(1->4)-beta-D-GlcA = 3-(4-deoxy-beta-D-gluc-4-enuronosyl)-N-acetyl-D-glucosamine

Графическое изображение реакции:

2. Метаболические пути в которых участвует фермент MLTA_ECOLI.

Имя локуса: b2813
В БД KEGG был произведен поиск eco:b2813
По результату данного поиска был найден ген, однако указания о его участии в метаболических путях не было.

Ссылка: http://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?eco:b2813

3. Поиск структурных формул в KEGG.

Названия
Идентификатор
Формула
L-глутамат
L-glutamate
C00025
L-гистидин
L-histidine
C00135

4. Посик метаболического путя от одного заданного вещества к другому

На страничке БД KEGG Pathway был сформирован следующий запрос:

C00025 red
C00135 green

Из выданного списка был выбран следующий путь: Histidine metabolism. Я считаю его наиболее подходящим т.к. это путь метаболизма гистидина, одного из данных мне веществ.

Прикрепленная карта

Как видно на данной карте существует 4 путя ферментативных реакций перехода одного вещества в другое.

Выбранная накратчайшая цепочка ферментативных реакций:
путь: метаболизм гистидина,
цепочка: L-гистидин > L-глутамат
промежуточные соединения: Urocanate; 4-Imidazolone-5-propanote; N-Formimino-L-glutamate и их коды соответственно C00785, C03680, C00439

5. Сравните метаболические пути у разных организмов

Организм
Возможна ли цепочка реакций
(да/нет/неизвестно)
Обоснование
Escherichia coli K-12 MG1655
нет
 неизвестно ни одного гена необходимого для данного процесса
Archaeoglobus fulgidus
нет
 неизвестно ни одного гена необходимого для данного процесса
Arabidopsis thaliana
нет
 неизвестно ни одного гена необходимого для данного процесса
Homo sapiens
да (карта)
 присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций

6. Сравнивание ферментов из далеких организмов

Мой EC код: 2.7.1.23
1. В UniProt через SRS был создан запрос (с выключенной маской для того, чтобы поиск производился точно по такому EC коду без вариантов с другими окончаниями после кода):

([uniprot-ECNumber:2.7.1.23*] & ([uniprot-AllText:*_HUMAN*] | [uniprot-AllText:*_ARCFU*]))

Который нашел белки с EC-кодом у человека и археи Archaeoglobus fulgidus (ARCFU). Всего было найдено 2 белка: NADK_HUMAN(описании: NAD kinase) и PPNK_ARCFU (описание: Probable inorganic polyphosphate/ATP-NAD kinase).

2. При помощи режима SW_InterProMatches для просмотра находок, сравним доменную организацию (по PFAM) найденных белков. У каждого из белков присутствует только по одному и тому же домену PF01513.

Описание данного домена:
Члены данной семьи включают ATP-NAD киназы EC:2.7.1.23, которая катализирует фосфорилирование NAD в NADP утилизируя ATP и другие нуклеозид трифосфаты так же как и неорганический полифосфат как источник фосфора.

Структура домена :

 

По страничке SRS для заданных белков переходим на ссылку KEGG. На найденной страничке щелкнаем по кнопке "Ortholog", а в открывшемся окне выбераем опцию Best-best (bidirectional best hit), указав нужную группу организмов и щелкните по кнопке "GO"

Ген ортолог NADK_HUMAN среди архей:
Организм: Methanococcus maripaludis S2: MMP1489
Ген: mmp:MMP1489
Процент идентичности: 30.9
Длина перекрывания: 304

Ген ортолог PPNK_ARCFU среди эукариот:
Организм: Paramecium tetraurelia: GSPATT00006279001
Ген: ptm:GSPATT00006279001
Процент идентичности: 29.5
Длина перекрывания: 190

В связи с тем, что организмы Археи и Эукариоты далекие, идентичность между данными белками для определения функции ферментов не идеальная, хотя тоже не плохая. Т.к. при идентичности больше 40% функция ферментов сохраняется в 90% случаев.