Работа с KEGG PATHWAY

Общие сведения о метаболическом пути биосинтеза лизина

Для выполнения данного практикума был выбран метаболический путь биосинтеза лизина с идентификатором - map00300. Лизин является незаменимой алифатической аминокислотой, его роль в организме заключается не только в участии в синтезе белка, но и способствует секреции пищеварительных ферментов, а так же транспорту кальция в клетки и улучшает общий азотный баланс в организме. При этом биосинтез лизина (диаминопимелиновый путь) начинается с аспарагиновой кислоты и проходит через диаминопимелиновую кислоту, в результате чего существует возможность получения лизина или привести к индукции пептидогликанового биосинтеза. Следует отметить, что в синтезе лизина ключевым ферментом является аспартаткиназа. При синтезе лизина повышенные концентрации треонина ингибируют аспартаткиназу. Этот эффект усиливает присутствие лизина. Ещё одним источником для синтеза лизина является цикл Кребса и гликолиз, в результате которых на входе получается лизин путем нескольких превращений [1]. На Рис. 1 представлен метаболический путь биосинтеза лизина, взятый из базы данных KEGG, при этом синим цветом отмечены вещества, через которые биосинтез лизина связан с другими биохимическими путями.

Рис. 1. Биосинтез лизина.

Метаболический путь лизина в разных доменах жизни

Далее было выбрано три организма из таксонов: Archaea, Bacteria, Eucariota.

Таксономия
  • Kingdom: Archaea
  • Phylum: Euryarchaeota
  • Subphylum: Methanobacteria
  • Order: Methanobacteriales
  • Family: Methanobacteriaceae
  • Genus: Methanobacterium
  • Species: Methanobacterium paludis
Таксономия
  • Kingdom: Bacteria
  • Phylum: Proteobacteria
  • Subphylum: Gammaproteobacteria
  • Order: Legionellales
  • Family: Legionellaceae
  • Genus: Tatlockia
  • Species: Tatlockia micdadei
Таксономия
  • Kingdom: Plantae
  • Clade: Angiosperms
  • Clade: Eudicots
  • Clade: Rosids
  • Order: Cucurbitales
  • Family: Cucurbitaceae
  • Genus: Cucumis
  • Species: Cucumis sativus (cucumber)

При этом часть диаминопимелинового пути, а именно та, в которой из аспартата путем последовательных превращений с участием ферментов 2.7.2.4, 1.2.1.11, 4.3.3.7, 1.17.1.8, приводящих к образованию L-2,3,4,5-тетрагидродипиколинату присутствует во всех трех таксонах. А так же путь получения непосредственно лизина из LL-2,6-диаминопимелата путем воздействия ферментов 5.1.1.7 и 4.1.1.20 присутствует в трех таксонах. Из чего можно сделать вывод, что эти пути важны для нормальной жжизнедеятельности организмов в этих таксонах. Отдельно же для каждого выбранного органима можно сказать, что все они осуществляют синтез лизина из аспартата, однако археии осуществялют часть пути по синтезу L-2-аминоадипата путем использования субстрата из цикла Кребса, однако в других таксонов этого участка не наблюдается. Вполне закономерно, что для бактерии присутствует связь с путем получения пептидогликанов (так как они необходимы в качестве строительного материала для их клеточной стенки), и имеются ферменты, обеспечивающие эту связь - 6.3.2.13 и 6.3.2.10.

Работа с KEGG REACTION

Реакция окисления N6-(L-1,3-дикарбоксипропил)-L-лизина в базе данных KEGG

Данная реакция представлена в базе данныз KEGG и доступна по ссылке с таким идентификатором - R00715. Выбранная реакция осуществляется при участии NAD+ кофактора, который в процессе реакции становится NADH, а в свою очередь N6-(L-1,3-дикарбоксипропил)-L-лизин превращается в L-лизин. На Рис. 2 зеленым цветом выделена выбранная реакция на карте метаболического пути, она является одной из ключевых при получении лизина по пути, вовлекающем в себя участие продуктов цикла Кребса.

Рис. 2. Метаболическая карта с выделенной выбранной реакцией.

Рисунок 3 демонстрирует саму схему реакции.

Рис. 3. Реакция окисления N6-(L-1,3-дикарбоксипропил)-L-лизина в базе данных KEGG.

Источники:

[1]Lysin biosynthesis