Работа с KEGG PATHWAY

В данной работе будет использоваться база данных метаболических путей KEGG PATHWAY [1]. Для выполнения практикума был выбран метаболический путь пантотеновой кислоты и КоА.

Общие сведения о метаболическом пути пантотеновой кислоты и КоА

В базе данных была найдена карта метаболических путей пантотеновой кислоты и КоА с идентификатором map00770. В клетках животных и растений пантотеновая кислота входит в состав кофермента A (KoA), принимающего участие в важнейших реакциях обмена веществ.

Важнейшим свойством пантотеновой кислоты, а следственно и кофермента A, является её способность стимулировать производство гормонов надпочечников — глюкокортикоидов Она активно вовлечена вданный процесс, и нарушение метаболического пути может привести к расстройству координации движений, функций сердца и почек. Пантотеновая кислота играет важную роль в формировании антител, способствует усвоению других витаминов, а также принимает участие в синтезе нейромедиаторов ацетилхолина и холина. Пантотеновая кислота оказывает значительное гиполипидемическое действие, обусловленное, по-видимому, ингибированием биосинтеза основных классов липидов, формирующих в печени липопротеины низкой и очень низкой плотности [2].

Известны также метаболические пути синтеза пантотеновой кислоты в Zea mays, и других организмах. Escherichia coli, Salmonella typhimurium

Значение продукта, кофермента A невозможно переоценить. На нём тем или иным образом завязаны практически все процессы в клетке, так как он учатвует в цикле Кребса. HSKoA — кофермент ацетилирования; один из важнейших коферментов в реакциях переноса ацильных групп при синтезе и окислении жирных кислот, окислении пирувата [3].

Рисунок 1. Карта метаболических путей пантотеновой кислоты и КоА (map00770)

Данный путь включает в себя биосинтез пантотеновой кислоты (M00119) (Pantothenate biosynthesis, valine/L-aspartate => pantothenate [PATH:map00770]) , являющейся исходным реагентом для дальнейшего синтеза коэнзима А (Coenzyme A biosynthesis, pantothenate => CoA [PATH:map00770]) . Зелёными овалами обозначены биосинтетические реки, которые дают пищу этому пути. Розовыми пэкменами отмечены ключевые, на мой взгляд, метаболиты, которые либо могут быть использованы в дальнейших синтетических процессах, либо важны для жизнедеятельности клетки в почти что сходном с присутствующим состоянием. Красным овалом отмеченв пантотеновая кислота, а синим - кофермент А.

Нарушения данного пути могут привести к следующим заболеваниям, некоторые из которых освещались выше.

H00832  	Core neuroacanthocytosis syndromes

H00833  	Neurodegeneration with brain iron accumulation (NBIA)

H01002  	Generalized arterial calcification of infancy

H01394  	Cole disease

Метаболический путь пантотеновой кислоты и КоА в разных доменах жизни

На странице http://www.genome.jp/kegg/catalog/org_list.html было выбрано три организма из разных доменов: бактерия, архея и эукариота.

Таблица 1. Положенеи организмов

Domain	Phylum	Class	Genus	Species
Eukaryota	Chordata	Ascidiacea	Ciona	Ciona intestinalis
Archaea	Thaumarchaeota	Nitrososphaeria	Nitrososphaera	Nitrososphaera viennensis
Bacteria	Eubacteria	Gammaproteobacteria	Yersinia	Yersinia pestis

Были скачаны метаболические карты пути пантотеновой кислоты и КоА для этих организмов. Зелёными боксами показаны найденные в организмах ферменты.

Рисунок 2. Метаболическая карта пути пантотеновой кислоты и КоА Nitrososphaera viennensis. Архея имеет часть метаболического пути от пирувата она доводит превращения до дефосфокоэнзима А. В целом, ферменты образуют связанную цепочку. Бактерия может осуществлять синтез предшественника коэнзима А.

Рисунок 3. Метаболическая карта пути пантотеновой кислоты и КоА Ciona intestinalis Данный организм способен полностью провести синтез коэнзима А, судя по связанной цепочке ферментов. Но начало пути не с пирувата, а с урацила.

Рисунок 4. Метаболическая карта пути пантотеновой кислоты и КоА Yersinia pestis Бактерия может осуществлять синтез коэнзима А как из урацила, так и из пирувата. Это самая пластичная карта из трёх. Видно, что бактерия синтезирует также и дополнительные вещества в ходе серии превращений, как то L-валин и аденозин 3`,5`-бисфосфат.

Работа с KEGG REACTION

Реакция дигидроурацила с НАДФ+ в базе данных KEGG

Я выбрал реакцию дигидроурацила с НАДФ+ (5,6-Dihydrouracil:NADP+ oxidoreductase). Она отмечена жёлтым квадратом на рисунке 1.

Идентификатор реакции: R00978

Ссылка на страницу в базе данных KEGG REACTION.

Уравнение реакции: 5,6-Dihydrouracil + NADP+ <=> Uracil + NADPH + H+

Реакцию осуществляет фермент: 1.3.1.2

Рисунок 5. Схема реакции дигидроурацила с НАДФ+ (5,6-Dihydrouracil:NADP+ oxidoreductase)

1. KEGG PATHWAY
2. Pantothenic acid
3. Кофермент А