Триптофан 2,3-диоксигеназа (TDO) - фермент, катализирующий окислительный разрыв индольного фрагмента L-триптофана и превращающий L-триптофан в N-формил-L-кинуриен.[1] Это первый этап основного пути катаболизма триптофана, с помощью которого, помимо прочего, образуется хинолинат, предшественник в синтезе NAD.[3]
Хотя впервые TDO была идентифицирована в печени млекопитающих[3], этот отчет посвящен в основном TDO Cupriavidus metallidurans, бета-протеобактерии, представляющий интерес в изучении устойчивости к тяжелым металлам.[2]
| Pаздел UniProtKB | Swiss-Prot |
| UniProt ID | T23O_CUPMC |
| UniProt AC | Q1LK00 |
| EMBL AC | CP000352 |
| PDB ID | 2NOX |
| Длина | 299 AA |
| Молекулярная масса | 34,304 Da |
| Рекомендуемое UniProt название | Полное: Tryptophan 2,3-dioxygenase Короткое: TDO |
Чтобы изучить распространенность и изученность триптофан 2,3-диоксигеназ было проведено несколько сеансов поиска в UniProt. Результаты поиска представлены в Табл.2.
| Bacteria | Eukaryota | |
|---|---|---|
| Всего белков | 140925437 | 61401242 |
| Всего триптофан 2,3-диоксигеназы | 8112 | 564 |
| Свидетельства на уровне белка | 2 | 9 |
| Свидетельства на уровне транскрипта | 0 | 26 |
| Предполагаемый на основе гомологии | 8110 | 529 |
| Доступна 3D-структура | 2 | 2 |
| Swiss prot | 71 | 27 |
| Доступны данные по кинетике | 2 | 1 |
| Доступны данные по pH зависимости | 0 | 1 |
| Доступны данные по температурной зависимости | 0 | 1 |
Как видно из Табл.2 для бактерий идентифицировано гораздо больше триптофан 2,3-диоксигеназ и в абсолютном, и в относительном (в расчете на общее количество белков) выражении. Возможно это связано с менее качественными аннотациями геномов бактерий, в которых часто встречаются перекрывающиеся предполагаемые кодирующие последовательности. И у бактерий, и у эукариот большая часть белков семейства 2,3-диоксигеназ предполагаются на основе гомологии, однако у эукариот большую долю занимают белки с доказательствами сущестовования на уровне транскрипта или белка. Ни для одной триптофан 2,3-диоксигеназы бактерий нет данных по зависимости ее активности от pH или температуры. В целом все вышесказанное позволяет заключить, что триптофан эукариотические 2,3-диоксигеназы изучены значительно лучше бактериальных.
Ссылки на кластеры UniRef были найдены на странице белка, после чего с помощью формы Reteieve ID/mapping были сформированы списки белков из найденных кластеров, содержащихся в UniProtKB, далее был проанализирован таксономический охват этих списков. Результаты анализа размера кластеров и их таксономической разнообразности приведены в Табл. 3.
| UniRef100_Q1LK00 | UniRef90_Q1LK00 | UniRef50_Q1LK00 | |
|---|---|---|---|
| Число последовательностей | 4 | 28 | 2791 |
| Число последовательностей из UniProtKB | 3 | 18 | 1601 |
| Bacteria | 3 | 18 | 1596 |
| Betaproteobacteria | 3 | 18 | 1000 |
| Burkholderiaceae | 3 | 18 | 511 |
| Cupriavidus | 3 | 16 | 59 |
| Cтатус иследуемого белка | Representative & Seed | Representative | Representative & Seed |
Как видно из Табл. 3. в кластерах UniRef90 и UniRef100 большая преобладающее большинство последовательностей принадлежат роду Cupriavidus, и все последовательности лежат в рамках семейства Burkholderiaceae.В то же время в кластер Uniref50 гораздо более обширен по таксономическому охвату, хотя представители семейства Burkholderiaceae занимают в нем целую треть. Это может говорить о том, что этот белок малоконсервативен, но широко распространен.
Для сравнения были выбраны 2 протеома, принадлежащих Cupriavidus metallidurans (strain ATCC 43123 / DSM 2839 / NBRC 102507 / CH34) (Ralstonia metallidurans) (UP000002429) и Bacillus subtilis (strain 168) ы(UP000001570). Как и Cupriavidus metallidurans, Bacillus subtilis является почвенной непатогенной бактерией.[1]. В этих протеомах была исследована представленность различных функциональных групп белков(Табл. 4.).
| Cupriavidus metallidurans | Bacillus subtilis | |
|---|---|---|
| Всего белков | 6364 | 4260 |
| Swiss-Prot | 404 | 4191 |
| Ферменты | 1669 | 1529 |
| Трансмембранные белки | 1162 | 966 |
| Связывающие катионы металлов | 612 | 544 |
| Транспортеры катионов | 91 | 77 |
Как можно видеть у Bacillus subtilis значительно большую долю занимают белки из Swiss-Prot, что может говорить о более полной изученности этого организма. Протеом Cupriavidus metallidurans содержит большее количество белков, транспортирующих и связывающих ионы металлов, что по видимо связано с его резистентностью к тяжелым металлам.