Практикум 7

Список белков

Мне достался следующий список человеческих белков, привожу его в табл. 1 вместе с названиями из Human Protein Atlas. Human Protein Atlas — это база данных человеческих белков с информацией об их экспрессии, локализации, взаимодействиях, функции и многом другом. Также в базе UniProt я сопоставила этим ферментам коды, они тоже приведены в табл. 1.

Во-первых, можно видеть, что многие белки имеют одинаковое название и, вероятно, вообще являются паралогами. Во-вторых, все эти белки — ферменты; изучая их, логично смотреть, в каких метаболических путях они участвуют.

Поиск в Enrichr

Я поместила полученный список белков в поиск по сервису Enrichr. Это сервис, при помощи которого можно изучать обогащение группы генов по разным группам аннотаций: по данным транскриптомов, по данным о метаболических путях, по данным о болезнях, etc. Я решила посмотреть на обогащение по метаболическим путям. Мне выдалось очень много информации, поэтому я привожу только те пути, для которых p-value (без поправки) было меньше 10^-10. Привожу находки в табл. 2.

Я посмотрела на выданнные визуализации кластерного анализа, чтобы понять, в каких метаболических путях участвуют все 11 генов. Такой путь оказался один — taurine and hypotaurine metabolism из KEGG 2021 Human (рис. 1).

Далее я нашла этот метаболический путь в базе данных KEGG, подсветив те коды ферментов, которые встречались в табл. 1. Этот метаболический путь можно видеть на рис. 2. Видно, что для каждого из данных белков хотя бы один код встречается в этом метаболическом пути.

Поиск в Reactome

Я поместила полученный список белков в поиск в сервисе Reactome. Это сервис, при помощи которого можно смотреть обогащение списка белков по метаболическим путям, по экспрессии генов, по процессам в нервной системе и т. д. Результат можно видеть на рис. 3.

После я приблизила две подсвеченные области, показавшиеся мне интересными: нервную систему и экспрессию генов. Их можно видеть на рис. 4 и 5.

На рис. 5 подсвечена область MECP2 regulates transcription of genes involved in GABA signaling, на рис. 4 — GABA synthesis. В табл. 2 это не показано, но метаболические пути, связанные с ГАМК, были найдены и в Enrichr, а также в данных из того же Reactome. ГАМК в организме (по информации из KEGG) получается из L-глутамата или из сукцинилового полуальдегида. Превращение L-глутамата в ГАМК осуществляет фермент 4.1.1.15, глутаматдекарбоксилаза.

В нашем списке как раз есть две глутаматдекарбоксилазы: GAD1 и GAD2.

Более того, в обогащении при помощи Enrichr показывает, что в тормозных и в ГАМКэргических нейронах эти гены экспрессируются больше среднего, пусть не для всех исследований эти нейроны и нейроны вообще были наиболее обогащены.

Выводы

Признак, который объединяет все белки из списка — принадлежность к пути синтеза таурина. Но эти белки, разумеется, участвуют и в других важных процессах. Один из них, показавшийся мне интересным, — метаболизм ГАМК. Напрямую в нем участвуют два белка из списка, остальные же белки, возможно, могут играть при синтезе ГАМК вспомогательную роль и из-за этого тоже сверхэкспрессироваться в ГАМКэргических нейронах и клетках глии.