Учебный сайт Юдиной А.С.

Главная

Обо мне

Семестры

KEGG PATHWAY.

Для обучения работе с базой данных KEGG мною был выбран метаболический путь биосинтеза лизина. На рисунке 1 приведена карта метаболического пути.

Рис.1.Карта взята с ссайта. map00300.
Синий цвет рамок - метаболическе пути, заимствующие некоторые метаболиты из метаболического пути лизина. зеленый цвет рамок - метаболические пути, донирующие вещества в метаболический путь лизина.

Характеристика метаболического пути.
Лизин - протеиногенная незаменимая для человека аминокислота.
Биосинтез лизина может начинаться с некольких веществ: L-аспартата, 2-оксиглутарата и ацетила-КоА. Конечным основным продуктом является L-лизин, который в дальнейшем может участвовать в других метаболических путях (см.ниже), кроме того существуют ветви метаболического пути, которые заканчиваются производным аланина, которое забирается в метаболический путь пептидогликана, а также ветвь, оканчивающаяся получением пирролизина - это природная аминокислота, которая включается во время трансляции в полипептидные цепи некоторых белков, кодируемых генами некоторых метаногенных архей.

С ошибками в биосинтезе лизина связано такое заболевание как гиперлизимия. Это заболевание обусловлено аутосомным рецессивным метаблическим нарушением, которое приводит к анамально бельшому содержанию лизина в крови. Повышенное содержание лизина отрицательно влияет на работу нервной системы.

Связь с другими метаболическими путями.
По карте видно, что метаболический путь лизина связан с 8 другими митаболическими путями (отмечены на рисунке 1).

• Заимствующие пути(синий цвет):
  1. Метаболизм глицина, серина и треонина - связь через L-гомосерин.
  2. Биосинтез пептидогликана - связь через форму аденина последействия фермента 6.3.2.10.
  3. Деградация лизина - связь через L-лизин.
  4. Биосинтез алкалоидов - связь через L-лизин.
• Донирующие пути(зеленый цвет)
  1. Метаболизм аланина, аспартата и глутамата - связь через L-аспартат.
  2. Цикл Кребса - связь через 2-оксоглутарат.
  3. Гликолиз - связь через ацетил-КоА.
  4. Метаболизм пирутвата - связь через гомоцитрат.

Для рассмотрения метаболического пути биосинтеза лизина в разных доменах жизни были взяты следующие организмы:

На рисунках 2-4 представлены метаболические пути биосинтеза лизина для выбранных организмов, раскрашенные блоки ферментов говорят о наличие данного фермента у рассматриваемого рганизма.

Рис.2. Карта биосинтеза лизина для Arabidopsis thaliana.

Рис.3. Карта биосинтеза лизина для Escherichia coli.

Рис.4. Карта биосинтеза лизина для Candidatus Nitrososphaera.

Из полученных карт видно, что наибольшее число ферментов (12) встречается у E.coli. Цепь реакций начинается с L-аспартата, есть возможность сделать L-гомосерин для метаболического пути серина, глицина и треонина. Заканчивается путь реакций основным продуктом - L-лизином, а также есть ответвление на производное аланина, которое переходит в метаболический путь пептидогликана. Таким образом, E.coli способна полноценно синтезировать лизин.
У Arabidopsis thaliana имеется 9 ферментов, здесь также возможен последовательный синтез L-лизина из L-аспартата, но без дополнительных ответвлений на другие пути.
У Candidatus Nitrososphaera есть возможность осуществлять отдельные части биосинтеза. Из L-аспратрата возможно преобразование до L-гомосерина, который в дальнейшем поступает в другой метаболический путь. А также возможно провести цепь превращений L-2-аминоадипата до L-лизина.

У всех рассмаотренных организмов в метаболическом пути присутствуют ферменты 2.7.2.4; 1.2.1.11; 1.1.1.3; 4.1.1.20.

Вся информация о данной реакции взщята из базы данных KEGG REACTION. ID реакции - R01773.

Уравнение реакции представлено на рисунке 5. В процессе реакции происходит окисление гидроксильной группы L-лизина до альдегидной группы, при этом кофермент НАД восстанавливается до НАД*Н и в среду выделяется протон.

Рис.5. Реакция обратимого окисления L-гомосерина до L-аспартат-4-семиальдегида.

В рассмотренном ранее метаболическом пути биосинтеза лизина данная реакция также встречается. Теперь покажем ее на общей схеме:

Рис.6. Rарта метаболического пути биосинтеза лизина с выделенной реакцией R01773.