Работа с KEGG

Работа с KEGG Pathway

Для работы был выбран путьбиосинтеза жирных кислот. Реакции данного синтетического пути проходят в растворимой (цитозольной) фракции клеток многих органов, в частности печени, почек, мозга, легких, молочной железы, а также в жировой ткани. Биосинтез жирных кислот протекает с участием НАДФН, АТФ, Мn2+ и НСО3– (в качестве источника СО2). Исходным соединением для синтеза высших жирных кислот является ацетил-КоА, конечным продуктом – пальмитиновая кислота. На рис.1. показана карта биосинтетического пути синтеза жирных кислот.

Рис.1. Карта биосинтетического пути синтеза жирных кислот

По данным карты, этот биохимический путь имеет сязь с другими путями: через октаноил-[acp] с путем метаболизма жирных кислот, через пальмитиновую кислоту с деградацией (расщеплением) жирных кислот, через Гексадеканоил-[acp] с метаболизмом глицеролипидов (моно-, ди- и триглицеридов) и метаболизмом фосфолипидов, через Пальмитоил-КoA с метаболизмом глицеролипидов(моно-, ди- и триглицеридов), метаболизмом фосфолипидов и путем элонгации жирных кислот, через Малонил-КoA с метаболизмом пирувата и метаболизмом бета-аланина, через Ацетил-КoA с циклом лимонной кислоты.

Затем были найдены карты данного метаболического пути для эукариотического (Домовая мышь, Mus musculus, Animalia;Chordata;Mammalia;Rodentia;Muridae;Muridae;Mus;Mus Musculus), бактериального организма (Сенная палочка, Bacillus subtilis, Bacteria;Firmicutes;Bacilli;Bacillales;Bacillaceae;Bacillus;Bacillus subtilis) и археи (Наноархеот, Nanoarchaeum equita, Archaea;Nanoarchaeota;Nanoarchaeum;). Их карты биосинтеза жирных кислот показаны на рис.2-4.

Рис.2. Карта домовой мыши

Рис.3. Карта сенной палочки

Рис.4. Карта наноархеота

Как видно из карт биосинтеза для данных организмов, лишь домовая мышь способна осуществлять практически всю цепочку реакций. Сенная палочка не имеет ферментов для осуществления перехода к конечным продуктам - жирным кислотам. Архея не имеет ферментов для осуществления последовательной цепочки реакций.

Работа с KEGG REACTION

Для дальнейшей работы была выбрана реакция, показанная на рис.5. красным цветом. Она имеет идентификатор R04953 и протекает при участии НАДФ+.

Рис.5. Реакция, выбранная для работы, показана красным

Схема реации показана на рис.6.

Рис.6. Схема реакции

Работа с KEGG ORTHOLOGY

Была выбрана реакция гидролиза октаноил-[несущего ацильную группу белка], катализируемая 2 ортологическими рядами белков - R08157. Ряды имеют идентификаторы K01071 и K10781. Выбранная реакция показана на карте на рис.7. голубым цветом.

Рис.7. Карта биосинтеза жирных кислот, голубым отмечена выбранная реакция.

На рис.8. приведена схема реакции

Рис.8. Схема реакции

Были получены последовательности в формате fasta для рядов K01071 и K10781. Ряд K01071 содержит 248 последовательностей, ряд K10781 содержит 109 последовательностей.

Для всех последовательностей было построено выравнивание с помощью программы Muscle. По ссылке приведена покраска выравнивания методом Clustalx. Белки с идентификаторами A9T268_PHYPA|K10781, U3TJA7_STREQ|K01071, V3ZFM1_LOTGI|K01071, W1PEF8_AMBTC|K10781, K4AG69_SETIT|K10781, SAST_HUMAN|K01071, SAST_MOUSE|K01071 выравнялись хуже и поэтому были удалены из выравнивания. Итоговое выравнивание можно посмотреть здесь.

Программой MEGA методом Neighbor-Joining со 100 бутстреп-репликами было построено дерево на основании выравнивания. Дерево приведено на рис.9.

Рис.9. Полученное дерево

Как видно из изображения дерева, оно распадается на клады, соответствующие двум отдельным ортологическим рядам со 100% достоверностью. Для самых длинных ветвей дерева (белки A4FCY7_SACEN|K01071, A4FHL9_SACEN|K01071, SAST_ANAPL|K01071, Q311J4_DESAG|K01071, Q0B1E7_BURCM|K01071,F2I585_AERUA|K01071) выравнивания значительно хуже, чем у других белков.