Описание ферментативной реакции

Субстрат	β3-Фосфонооксипируват
Продукт	O-Фосфо-L-серин
Уравнение реакции	βO-Фосфо-L-серин + 2-Оксоглутарат <=> 3-Фосфонооксипируват + L-глутамат
Изображение реакции с помощью структурных формул
Названия фермента	phosphoserine transaminase  PSAT  phosphoserine aminotransferase  3-phosphoserine aminotransferase  hydroxypyruvic phosphate-glutamic transaminase  L-phosphoserine aminotransferase  phosphohydroxypyruvate transaminase  phosphohydroxypyruvic-glutamic transaminase
Код фермента и его расшифровка	EC 2.6.1.52 2 — трансферазы 2.6 — переносящие азотсодержащие группы 2.6.1 — аминотрансферазы (трансаминазы) 2.6.1.52 — фосфосерин аминотрансфераза (фосфосерин трансаминаза)
Название метаболического пути	Метаболизм глицина, серина и треонина;  Метаболизм витамина B6
Из чего мог появиться заданный субстрат	В пределах пути метаболизма глицина, серина and треонина — из O-Фосфо-L-серина и 3-Фосфо-D-глицерата
Во что дальше может превратиться продукт	Всего два варианта: в серин и 3-Фосфонооксипируват

    Общее число генов, являющихся ортологами ферменту с кодом 2.6.1.52 — 186.

Ферменты разного типа, катализирующие одну и ту же реакцию

Параметр сравнения	Первый фермент	Второй фермент
Ферментативный код	EC 2.6.1.1 2 — трансферазы 2.6 — переносящие азотсодержащие группы 2.6.1 — аминотрансферазы (трансаминазы) 2.6.1.1 — аспартат аминотрансфераза (аспартат трансаминаза)	EC 2.6.1.57 2 — трансферазы 2.6 — переносящие азотсодержащие группы 2.6.1 — аминотрансферазы (трансаминазы) 2.6.1.57 — аминотрансфераза (трансаминаза) ароматических аминокислот
Количество генов-ортологов	281	54
Метаболические пути, в которых фигурирует данный фермент	Glutamate metabolism; Alanine and aspartate metabolism; Cysteine metabolism; Arginine and proline metabolism; Tyrosine metabolism; Phenylalanine metabolism; Phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis; Novobiocin biosynthesis; Carbon fixation	Tyrosine metabolism; Phenylalanine metabolism; Phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis; Novobiocin biosynthesis; Alkaloid biosynthesis I
Число ингибиторов	77	37
Число PDB структур	91	13
Ферментативная реакция	L-аспартат + 2-оксоглутарат = оксалоацетат + L-глутамат	Ароматическая аминокислота + 2-оксоглутарат = ароматическая оксокислота + L-глутамат

Как видно из таблицы, фермент 2.6.1.1 изучен заметно лучше (в 7 раз больше PDB-структур). Оба фермента катализируют различные реакции образования глутамата, но при этом имеют разные субстраты. Ферменты имеют одинаковые кофакторы - пироксидал 5'-фосфат. При этом изучение этих ферментов идёт полным ходом: обнаружено 77 и 37 ингибиторов, соответственно, тогда как ещё в апреле известно было всего 1 и 0 ингибиторов!
Очень интересный случай с ферментом 2.6.1.1, который помимо аспартата может действовать на некоторые ароматические аминокислоты: тирозин, фенилаланин и триптофан. Собственно поэтому он может катализировать реакцию превращения тирозина в 4-гидроксифенилпируват. Аспартат трансаминаза даже может формироваться из 2.6.1.57 (!) в E.coli путём протеолиза, а в Trichomonas vaginalis эти ферменты идентичны!!!

Биосинтез метионина из гомосерина у E.coli K-12 и внутриклеточного паразита Rickettsia prowazekii

Название пути: метаболизм метионина. Идентификаторы использованных карт: 1) eco00271 для Escherichia coli K-12 MG1655 и 2) rpr00271 для Rickettsia prowazekii. Синтез метионина из гомосерина возможен несколькими способами: 1) через O-сукцинил-L-гомосерин (2 способа) 2) через O-ацетил-L-гомоцистеин (2 способа) 3) через 2-оксобутаноат (1 способ). L-метионин, кроме описанных способов из L-гомоцистеин, можно получить из N-формил-L-метионин. Гомосерин можно получить по пути метаболизма глицина, серина и треонина из L-аспартат-4-полуальдегида.
Ниже можно видеть карту заданного пути метаболизма:

Слева можно видеть соответствующий путь для E.coli K-12, а справа - для Rickettsia prowazekii.

Предположения о биологическом смысле: видно, что E.coli K-12 имеет все необходимые ферменты для биосинтеза метионина из гомосерина (при этом не все перечисленные раннее пути синтеза осуществимы). Как видно, у Rickettsia prowazekii не один из возможных путей не осуществим из-за отсутствия соответствующих ферментов. Известно, что при переходе к паразитирующему образу жизни происходит перестройка организма на новый тип работы. Например, может редуцироваться кишечник или происходить потеря других органов. Напротив возникает большое количество образований, которые помогают паразитировать (крючки, присоски, кутикулы и т.д.). Все эти изменения сначала происходят на генетическом уровне. Появляются новые гены, изменяются старые. При не надобности ген становится молчащим или вовсе может быть утрачен (зачем тратить нуклеотиды на синтез ДНК, которая никогда не пригодится). У внутриклеточного паразита Rickettsia prowazekii при паразитировании есть все необходимое. Зачем паразиту синтезировать что-то, если вокруг этого предостаточно. Внутри клетки метионина достаточно, его просто нужно взять, поэтому, скорей всего, развита система гидролитических ферментов, для гидролиза белков и получения необходимых аминокислот. То есть паразит всецело зависит от организма хозяина. Погиб хозяин - погиб паразит. Для него вещества, получаемые от хозяина, которые синтезировать сам не в состоянии - незаменимые. Что касается E.coli K-12, у нее нет постоянного источника аминокислот (если, конечно, организм не живет на питательной среде; но в этом случае происходят своеобразные изменения в биохимии организма). Поэтому всегда полезно иметь возможность синтезировать недостающее вещество из того, которое в избытке. И, самое интересное, для этого есть все необходимые ферменты. В изменяющихся условиях среды такие организмы намного устойчивее.

Четвёртый семестр