| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
  |   |
Занятие 8. Ферменты и метаболические пути1. Код ферментаИзучаемый фермент OTC1_ECOLI имеет EC 2.1.3.3. Расшифровка этого кода по пунктам такова:2 - transferases (трансферазы), переносят группы атомов с одного субстрата (донора) на другой (акцептор), 2.1 - transferring one-carbon groups (переносчики групп, в состав которых входит один атом углерода), 2.1.3 - Carboxy- and Carbamoyltransferases (карбокси- и карбамоилтрансферазы), осуществляют перенос карбоксильных и карбамоил-групп (-СООН, -CONH2), 2.1.3.3 - ornithine carbamoyltransferase (орнитинкарбамоилтрансфераза). Фермент катализирует реакцию образования L-орнитина, в результате которой образуются L-цитруллин и фосфат: carbamoyl phosphate + L-ornithine = phosphate + L-citrullineЭта реакция является частью биосинтеза аргинина: ![]() 2. Метаболические пути с участием ферментаИмя локуса гена исследуемого фермента - b4254. В БД KEGG по этому имени (eco:b4254) найдем нужный ген.С этим геном ассоциированы два идентификатора метаболических путей:
Графическая карта метаболизма аргинина и пролина сохранена в файле eco00330.jpg. Изучаемый фермент на ней отмечен стрелкой. 3. Поиск структурных формул соединений в БД KEGG LIGANDБыла найдена информация о следующих соединениях:
4. Поиск метаболического пути между заданными веществами в БД KEGG PATHWAYМетаболический путь между рибулозо-5-фосфатом и ФАД существует только в случае D-рибулозо-5-фосфата.Выбранная цепочка ферментативных реакций: путь: метаболизм рибофлавина, цепочка: рибулозо-5-фосфат → ФАД. Содержит 5 стадий. Карта этого пути: map00740.png. Интермедиаты (C15556, C04332, C00255, C00061) отмечены желтым, исходное вещество (рибулозо-5-фосфат) - красным, конечное (ФАД) - зеленым. 5. Сравнение метаболических путей у разных организмовДля того, чтобы определить возможность найденного в упр.4 метаболического пути у разных организмов, будем переводить общую карту пути (Reference map) в режимы, соответствующие этим организмам. Результаты будем заносить в таблицу:
6. Сравнение ферментов из далеких организмовКод ЕС 2.7.6.1 ассоциирован с рибозо-фосфат-дифосфокиназами - ферментами, переносящими пирофосфат от АТФ на рибозо-5-фосфат. Для того, чтобы правильно найти в SRS белки с таким ЕС, использование маски необязательно, т.к. не существует EC 2.7.6.10, 2.7.6.11 и т.д. Для нахождения белков археи Archaeoglobus fulgidus и человека с заданным ЕС, был составлен следующий запрос:([uniprot-ECNumber:2.7.6.1] & ([uniprot-ID:*_HUMAN*] | [uniprot-ID:*_ARCFU*]))По этому запросу было найдено 10 последовательностей. После отсеивания повторяющихся последовательностей при помощи ссылок на UniRef100 имеем 9 разных последовательностей ферментов с ЕС 2.7.6.1: 7 у человека и 2 у археи. Все найденные белки имеют схожую доменную организацию - представляют из себя единственный домен с идентификатором PFAM PF00156:
Для дальнейшей работы выберем по одной последовательности из каждого организма: KPRS1_ARCFU из археи и PRPS1_HUMAN из человека. Чтобы определить процент совпадения последовательностей гомологичных доменов этих ферментов, при помощи seqret вырежем их из последовательностей белков и выравняем с помощью needle. Полученный файл с выравниванием: aln.needle. Процент идентичности доменов составляет 28,2% (31/110). Для человека и археи такое большое расхождение вполне ожидаемо. Далее воспользуемся инструментами KEGG, чтобы найти для выбранного человеческого белка лучшего ортолога из архей, а для архейного - лучшего ортолога у эукариот. Фермент KPRS1_ARCFU кодируется геном prsA-1 и имеет KEGG ID AF0589. Фермент PRPS1_HUMAN кодируется геном PRPS1 и имеет KEGG ID 5631. Для каждого из ферментов был найден лучший ортолог из соответствующей по заданию группы: Лучший ортолог из эукариот для KPRS1_ARCFU: имя гена - PKH_122800, организм - Plasmodium knowlesi (малярийный плазмодий, вызывающий малярию у макак), функция - фосфорибозилпирофосфатсинтаза (рибозо-фосфат-пирофосфокиназа), идентичность - 31,1%. Лучший ортолог из архей для PRPS1_HUMAN: имя гена - MTH784, организм - Methanobacterium thermoautotrophicum, функция - рибозо-фосфат-пирофосфокиназа, идентичность - 36,3%. Несмотря на то, что идентичность последовательностей ортологов у таких далеких организмов, как эукариоты и археи, мала (всего лишь около 30%), белки все же сохранили свою функцию и доменную организацию и участвуют в одних и тех же метаболических путях. Интересно, что лучший ортолог для белка археи принадлежит плазмодию - не самому высокоорганизованному из эукариот. Назад |