Практикум 11

Начнём с того, что для анализа я получил следующий список генов: GPAA1, OXSM, PI4KA, PI4KB, PIGB, PIGF, PIGG, PIGK, PIGM, PIGS, PIGU, PIGV, PIGX, PIGZ, PIK3C2A, PIK3C2B, PIK3C2G, PIP4K2A, PIP4K2B, PIP4K2C, PIP5K1A, PIP5K1B, PIP5K1C, PLD1, PLD2, TPTE2. Частая встречаемость букв "PIG" в названиях генов меня насторожила, поэтому я первым делом пошёл в базу данных NCBI и забил туда список генов (рис. 1). Все гены из списка нашлись (удивительно) у свиней (Sus scrofa) и бородавочников (Phacochoerus africanus).

* На самом деле, это не имело смысла, потому что фактически эти гены присутствуют у многих других видов, в т.ч. и у человека. А сокращение PIG обозначает Phosphatidyl Inositol Glycan. Так что в дальнейшем мы будем анализировать именно человеческие гены, а не свиные ((

Рис. 1. Список генов у свиней.

Первая содержательная база данных, которую я выбрал, это Gene Ontology. Почему? Хороший вопрос. Хотя бы для того, чтобы узнать, что это за белки и чем они нам могут быть полезны и интересны. Я предположил, что наиболее информативная часть этой БД находится в разделах с клеточными компонентами и молекулярными функциями.

Рис. 2. Список клеточной локализации.

Рис. 3. Список молекулярных функций.

Рис. 4. Ко-экспрешн.

Рис. 5. Ко-оккуренс.

Конечно, роясь в базе STRING, я не мог не ознакомиться с функционалом весёлой сетки с цветными кружочками. В ответ на загруженный список генов сервис выдал следующую карту (рисунок 6). Что мы видим: две группы генов и два "выброса", среди которых вышеупомянутый OXSM. В одной группе все узлы — гены субъединиц ГФИ-трансамидазы. Примечательно, что PIGZ и PIGB связаны гомологией, а у дрожжей они ещё и коэкспрессируются. В другой группе гомологичных генов больше; они связаны между собой участием в фосфоинозитид-3-киназном сигнальном пути. Что стоит отметить: практически все связи голубые и розовые (относятся к известным, а не предсказанным, взаимодействиям).

На карте совместной экспрессии нет ничего особенно интересного, кроме, разве что, пар PIGS/GPAA1 и PIGK/PIGS у человека и PIGK/PIGU у др. организмов. PIGS, PIGK и PIGU являются субъединицами одного фермента ГФИ-трансамидазы, причём PIGK и PIGU выполняют одну и ту же функцию — обеспечивают закрепление ГФИ в ЭПР. Возможно, эти наблюдения не так логичны, как ко-экспрессия всех субъединиц ГФИ-трансамидазы, но можно сделать поправку на низкие значения по всей таблице.

Что касается таблицы встречаемости: на строчке эукариот очень ожидаемо было увидеть много чёрных пятен, свидетельствующих о том, что эти гены есть у человека. Привлекает внимание тот факт, что OXSM (3-оксоацил-АПБ-синтаза) имеет очень широкое распространение среди всех таксонов, тогда как другие гены практически не встречаются у прокариот. Это немудрено: 3-оксоацил-АПБ-синтаза участвует в биосинтезе жирных кислот — одном из важнейших процессов, тогда как остальные ферменты специфичны для процесса транслокации белков в ЭПР.

Рис. 6. Интерактивная сеть.

Содержательная часть

Расследование методом индукции показало, что все ниточки ведут к одному персонажу — фосфатидилинозитолу. Все улики из баз данных GO и STRING указывают на эту молекулу. Это минорный фосфолипид эукариотических мембран; его основное производное, гликозилфосфатидилинозитол, участвует в модификации белков, закрепляя молекулу белка на мембране ЭПР и впоследствии на клеточной мембране.

Механическая часть

Gene Ontology — внешне унылая, но информативная база данных. Она разбивает набор генов на кластеры по функциям, локализации и участию в биопроцессах, а ещё показывает уникальность выбранных генов. STRING превзошла мои ожидания, объяснив все мыслимые и немыслимые взаимодействия между белками.