Занятие 7.

Общие сведения о белке, GO

Каждому был дан белок из прокариотической системы секреции.Идентификатор в UniProt моего белка - G4PNI6. Данные записи UniProt позволили определить, что этот белок - General secretion pathway protein I - принадлежит Escherichia coli O7:K1 str. CE10 и относится к Type II general secretion system (Общей системы секреции второго типа).

Система секреции типа II отвечает за транспорт белков через внешнюю мембрану в грам-отрицательных бактериях, причем сначала белки секретируются в периплазму с помощью интегральных белковых комплексов Tat и Sec. Многие грам-отрицательные бактерии используют T2SS, чтобы секретировать факторы вирулентности, например токсины холеры,экзотоксин А и т. д. Посмотреть на эту систему секреции можно тут: http://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?eoc03070+CE10_3489..

Определили, какие термины базы данных GeneOntology относятся к белку. Результат можно увидеть в таблице:

GO	Название	Онтология	Определение
GO:0015628	Protein secretion by the type II secretion system (секреция белков с помощью системы секреции типа 2)	Биологический процесс	Процесс, в ходе которого белки секретируются через внешнюю мембрану грам-отрицательных бактерий через систему секреции II типа. Белки сначала перемещаются через цитоплазматическую мембрану посредством Sec или Tat путей
GO:0008565	Protein transporter activity ( активность белкового транспорта)	Молекулярная функция	Способствует направленному белковому транспорту
GO:0015627	Type II protein secretion system complex (Комплекс системы секреции белков типа 2)	Компонент клетки	Большой белковый комплекс, включающтй 12-15 субъединиц,который пронзает клеточную оболочку грам-отрицательных бактерий и выступает посредником при движении белков во внеклеточную среду. Комплекс включает в себя цитоплазматический компонент, внутренний мембранный субкомплекс, который достигает периплазмы и секреционную пору во внешней мембране. Белки перемещаются через цитоплазматическую мембрану посредством комплексов Sec или Tat. Комплексы T2SS не включает в себя компоненты Sec или Tat путей

Функциональная роль белка General secretion pathway protein I в системе

Источники информации: Pfam, мотив, Pfam, superfamily, PDB, описание структуры на NCBI

Как уже было сказано, белок G4PNI6 относится к системе секреции типа II. С помощью blastp удалось узнать, что superfamily General secretion pathway protein I (сокращенно GspI). С читается, что бактерии содержат специальные псевдопили, которые формируют один главный белок-псевдопилин - GspG - и несколько дополнительных - GspH,GspJ,Gspk,GspI. GspI относится к дополнительным псевдопилинам и содержит на N-конце специальную препилиновую сигнальную последовательность. Оказалось,что белок G4PNI6 содержит мотив на N-конце, который отвечает за метилирование фенилаланина. В E.coli была описана 3D структура GspI c двумя другими дополнительными псевдопилинами - GspJ и GspK. Она показана на рисунке 1, на рисунке 2 можно увидеть примерную схему их взаимодействия. Точные функции белков пока точно не известны.

Поиск ортологов

С помощью "blastp againts complete genome" в "Searching DNA or Protein Sequences (in a selected organism)" на SEED (FIG) нашли ген gspI. Для поиска по blastp был выбран геном Escherichia coli F11. Перейдя по ссылке на него, увидели графическое окно с ортологами из 4 разных геномов. Отобрали 10 ортологов из разных геномов. Выбрали параметры: регион ±15000 оснований, Evalue cutoff – 1e-6, . Результат показан на рисунке 3.

Получили белковое выравнивание - файл. Таблица всех генов окрестностей содержится в файле table.xlsx. На её основе была построена сводная таблица, по по строкам – геномы, по столбцам – группы ортологов, тех, которые отмечены одним цветом и имеют один номер (колонка Set). Для всех подсистем указано название. На листе "Итог" приведены названия белков, встречаемость во всех организмах и номер подсистемы.

Выводы:

Во всех случаях ген GspI(1) отнесен к своей подсистеме - General secretion pathway.

Ген белка GspI, как правило, колокализуется c другими белками из своей подсистемы 1: GspJ (4),GspK (2),GspL (7),GspG (5),GspL (6), GspD (8),GspC (9), которые также являются псевдопилинами.

Белки GspJ (4),GspK(2) , с которыми, как было показано, GspI связывается, всегда находятся в непосредственной близости.

У большинства генов одинаковая ориентация. Такую группу одинаково ориентированных генов удобнее транскрибировать, а затем сразу транслировать, тогда все необходимые компоненты для транспортной системы можно получить достаточно быстро. Ведь, наверное, когда нужно транспортировать токсины, факторы вирулентности и т.д., со сборкой транспортной системы медлить не стоит.