Функциональная роль гена в подсистеме. GO, SEED

Белок H9UW95 из прокариотической системы секреции

На сайте Uniprot нашли информацию о белке H9UW95.

Это липопротеин секреторной системы III

Ген: eprK

ORF: P12B_c2950

Организм: Escherichia coli P12b (на геномной ДНК)

Тип системы секреции: III

KEGG: elp:P12B_c2950

1. Краткое описание системы секреции III:

Система секреции III типа присуща грам-отрицательным патогенным бактериям, гомологична базальному телу жгутиков. Для этой системы характерна структура, подобная шприцу. У нее есть особый "игольный комплекс", связанный с аппаратом секреции. За счет этой системы осуществляется впрыск белков в эукариотические клетки для их инфицирования или подавления защиты..

В KEGG представлена схема прокариотической секреторной системы у Escherichia coli. Ссылка

Рисунок 1. Схема прокариотической секреторной системы у Escherichia coli P12b (из KEGG).

Пробластовали последовательность H9UW95 по базе данных Uniprot. Нашли гомологов, взяли один из Salmonella typhimurium, чтобы дополнить количество терминов GO. Это липопротеин PrgK, помимо секреции белка у него есть GO на другие биологические процессы и клеточные составляющие.

2. Таблица с расшифровкой всех терминов GO, связанных с данным белком/геном.

Найден 1 термин GO. Поиск "Complete GO annotation" для получения вышележащих по иерархии терминов GO не дал новых результатов.

Таблица 1. Расшифровка терминов GO, связанных с H9UW95 (и P41786)

GO идентификатор	Название	Тип	Описание
GO:0009306	Секреция белка	Биологический процесс	Контролируемое высвобождение белков из клетки
GO:0006810	Транспорт	Биологический процесс	Направленное движение веществ внутрь клетки, наружу, в ней и между клетками с помощью транспортеров или пор
GO:0009405	Патогенность	Биологический процесс	Набор специфичных процессов, позволяющих одному организму вызывать заболевания другого
GO:0015031	Транспортировка белков	Биологический процесс	Направленный перенос белковых молекул
GO:0009279	Клеточная внешняя мембрана	Клеточный компонент	Липидный бислой, который образует наружнюю мембрану клеточной оболочки, он обогащен полисахаридами и белками; внешняя поверхность мембраны содержит специфичные полисахариды
GO:0016020	Мембрана	Клеточный компонент	Отделяет клетку от окружающей среды, состоит из фосфолипидного бислоя и ассоциированных белков
GO:0016021	Встроенный компонент мембраны	Клеточный компонент	Компонент мембраны, состоящий из генных продуктов и белковых комплексы, у которого есть часть, проникающая, по крайней мере, в один листок мембранного бислоя.

Рисунок 2. Диаграмма связей термина GO:0009306.

3.Описание функциональной роли данного белка/гена в системе.

Ген erpK был найден в Escherichia coli IAI1. Функциональная роль белка, кодируемого этим геном заключается в вынесении белка из клетки через III секреторную систему.

Ортологи и их выравнивание

4. При помощи SEED получили устройство окружения белка P45760 в геномах гомологичных организмов.

Рисунок 4. Схема из SEED с картами окрестностей выбранных ортологов, параметры отбора ортологов: размер окна в 20000 bp, количество геномов в 50, E-value установлено в 1e-6, похожие геномы скрыты.

Рисунок 5. Выравнивание гомологов (с помощью Muscle with defaults, раскраска clustalx). Ссылка на выравнивание

5. На вкладке Tabular Region information была получена таблица всех генов окрестностей. Таблица Excel с информацией об ортологах и генах в окрестности

Далее на основе данных об окружении составлена сводная таблица: по строкам – геномы, по столбцам – группы ортологов, тех, которые отмечены одним цветом и имеют один номер (колонка Set). Удалили гипотетические белки и гены, встречающиеся 1-2 раза.

Почти все оставшиеся белки связаны с секреторной системой 3 или имеют транспортную функцию.

Обсуждение и выводы

1) Гены из окрестности, принадлежащих подсистеме 1, представлены во всех рассмотреных геномах, почти всегда идут в одном и том же порядке и в той же ориентации.

2) Не встречается генов, ко-локализованных с данным,но относящихся к другой подсистеме, но есть гены других подсистем с хорошей колокализацией (например, подсистема 3: Type III secretion system orphans, тоже связанная с III секреторной системой, есть во многих из рассмотренных геномов).

3) На удаленных областях окрестности ортологичность генов сильно снижается, однако встречаются схожие участки.

4) Другие подсистемы в ближайшей окрестности с хорошей колокализацией: 4 - подвижность жгутика, 6 - формиат гидрогеназы, 7 - общий путь секреции.

5) Биологическая роль колокализации в данном случае заключается в синтезе элементов секреторной системы, которые очень схожи по своему строению у разных организмов.