Учебный сайт Шиндяпиной А.В.

Функции, продолжение. Ферменты и метаболические пути.


1. EC код фермента, его расшифровка.

Через БД UniProt нашла EC-код для белка DDLB_ECOLI. Для расшиффровки номенклатуры воспользовалась сайтом International Union of Biochemistry and Molecular Biology. Из EC 6.3.2.4 следует:
6.3.2.4 - фермент относится к лигазам ( Ligases );
6.3.2.4 - фермент, участвующий в формировании углерод-азотных связей (Forming Carbon-Nitrogen Bonds);
6.3.2.4 - синтетаза пептидов (Acid—Amino-Acid Ligases, Peptide Synthases);
6.3.2.4 - D-аланин-D-аланин лигаза (D-alanine—D-alanine ligase).
Лигазы - это ферменты, осуществляющие сшивку молекул.
D-аланин-D-аланин лигаза катализирует слудующую реакцию:
ATP + 2 D-alanine = ADP + phosphate + D-alanyl-D-alanine
Графическое изображение реакции
На сайте были даны еще ссылки на 4 других БД.
BRENDA(The Comprehensive Enzyme Information System)
EXPASY
KEGG (Table of Contents)
PDB

2. Метаболические пути фермента D-alanine—D-alanine ligase.

Имя локуса гена моего белка - b0092 (JW0090). По нему провела поиск на сайте KEGG (синтаксис - eco:b0092). На страничке представлено 2 метаболических пути:
 
eco00473         D-Alanine metabolism          Метаболизм D-аланина          Карта пути 
eco00550         Peptidoglycan biosynthesis    Биосинтез пептидогликанов     Карта пути 

3. Структурные формулы 0-фосфо-L-серина и L-аллотреонина.

По сайту KEGG, раздел LIGAND, провела поиск по данным соединениям. Ниже представлены названия веществ, их идентификаторы, изображения со структурной формулой:
0-фосфо-L-серин         O-Phospho-L-serine        C01005      JMOL     KegDraw 
L-аллотреонин           L-allothreonine           C05519      JMOL      KegDraw 

4. Метаболический путь от 0-фосфо-L-серина к L-аллотреонину.

На сайте KEGG Pathway , выбрав опцию Color objects in KEGG pathways, произвела поиск по полученным в предыдущем задании идентификаторам соединений - C01005 и C05519. Было найдено 2 случая, где участвуют оба вещества, один из которых представляет все метаболические пути, поэтому не рассматривался. Для выполнения работы был взят Glycine, serine and threonine metabolism (ko00260), путь метаболизма глицина серина и треонина. Самая короткая цепочка ферментативных реакций от фосфосерина(C01005) к аллотреонину(C05519) через серин(C00065) и глицин(C00037) (отмечены желтым в приложенном изображении). Изображение пути.

5. Сравнение метаболических путей у разных организмов.

Возможность выбранной цепочки ферментативных в разных организмах с известными полными геномами.

Организм Возможна ли цепочка реакций
Обоснования
Escherichia coli K-12 MG1655 да Присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций. Изображение пути
Archaeoglobus fulgidus да Присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций. Изображение пути
Arabidopsis thaliana нет Неизвестен ген, кодирующий фермент, катализирующий стадию синтеза L-аллотреонина из глицина L-threonine = glycine + acetaldehyde
EC 4.1.2.5 - треонин алдолаза (threonine aldolase). Изображение пути
Homo sapiens нет Неизвестен ген, кодирующий фермент, катализирующий стадию синтеза L-аллотреонина из глицина L-threonine = glycine + acetaldehyde
EC 4.1.2.5 - треонин алдолаза (threonine aldolase). Изображение пути
Не удивительно, что данный путь представлен у всех выше перечисленных организмов, т.к. аминокислоты (включая треонин, глицин и серин, представленные в данном пути) - одни из важнейших соединений и в них нуждаются все организмы.

6. Сравнение ферментов из далеких организмов.

Мне был дан EC 2.7.7.3. Чтобы узнать, есть ли данный фермент и чем представлен в организмах человека и археи Archaeoglobus fulgidus, был создан следующий запрос:
(([uniprot-ID:*_human*] | [uniprot-ID:*_arcfu*]) & [uniprot-ECNumber:2.7.7.3*])
Всего было найдено 4 белка по БД UniProt, один для археи (COAD_ARCFU) и 3 различных для человека (COASY_HUMAN,FPGT_HUMAN,TDT_HUMAN). Наиболее схожую доменную организацию имеют белки COAD_ARCFU и COASY_HUMAN, в структуре которых есть один общий домен - Cytidylyltransferase (PF01467). Наиболее от всех отличается TDT_HUMAN, содержащий 3 домена, ни один из которых не встречается у других находок - BRCA1 C Terminus (BRCT) domain (PF00533), Nucleotidyltransferase(PF01909), DNA polymerase lambda, fingers domain (PF10391). Для дальнейшей работы выбрала белки COAD_ARCFU и COASY_HUMAN.
Как видно из выравнивания, последовательности не очень схожи между собой.
 Score = 53.1 bits (126),  Expect = 1e-12, Method: Compositional matrix adjust.
 Identities = 35/117 (29%), Positives = 60/117 (51%), Gaps = 9/117 (7%)

Query  8    LHNAHKVLLSVACILAQEQLVVGVADKDLLKSKLLPELLQPYTERVEHLSEFLVDIKPSL  67
            LH  HK L+ VA  L    + +GV    + ++++   L  P+  R E++  +++  K   
Sbjct  3    LHEGHKKLIDVAIKLGGRDITIGVTSDRMARARIRSVL--PFAIRAENVKRYVMR-KYGF  59

Query  68   TFDVIPLLDPYGPAGSDPSLEFLVVSEETYRGGMAINRFRLENDLEELALYQIQLLK  124
              +++ + +PYG    D   E+LVVS ETY   + IN+ R     EEL   +I ++K
Sbjct  60   EPEIVKITNPYGKT-LDVDFEYLVVSPETYEMALKINQKR-----EELGKRKITIVK  110 
С помощью инструментов KEGG были найдены лучшие ортологи из архей для выбранного человеческого белка и из эукариот для выбранного белка архей.
Лучший из архей - Q5JHE8 (pantetheine-phosphate adenylyltransferase - пантетеин-фосфат аденилилтрансфераза). Вес выравнивания - 71 бит, % идентичности - 0,329, длина перекрывания - 167 аа.
Лучший из эукариот - D3S081_FERPL (Pantetheine-phosphate adenylyltransferase). Вес выравнивания - 190 бит, процент идентичности - 81,1 %.


©, "ООО Шиндяпина 2008"