На страницу четвёртого семестра

Метаболические пути. KEGG

Информация получена с сайта KEGG

I. Описание ферментативной реакции по названиям субстрата и продукта

1. Субстрат: D-Glucose 6-sulfate

2. Продукт: alpha-D-Glucose

3. Уравнение реакции:

D-Glucose 6-sulfate + H2O <=> alpha-D-Glucose + Sulfate

4. Изображение реакции с помощью структурных формул:

5. Название фермента: glycosulfatase (гликосульфатаза).

6. Код фермента: EC 3.1.6.3.

Расшифровка:
EC 3 — Hydrolases (гидролазы);
EC 3.1. — Acting on ester bonds (действуют на сложноэфирные связи);
EC 3.1.6 — Sulfuric ester hydrolases (действуют в реакциях с сульфогруппами) ;
EC 3.1.6.3 — glycosulfatase (действуют на сульфогруппу в сахарах).

7. Метаболический путь: Glycolysis (гликолиз) . Карту с реакциями этого метаболического пути можно увидеть здесь.

8. Используя карту, можно проследить, из чего мог образоваться данный субстрат (D-Glucose 6-sulfate) и во что может превратиться заданный продукт (alpha-D-Glucose).
Субстрат может появиться двумя путями : из альфа- или бета-D-глюкозы (alpha-D-glucose или beta-D-glucose)

9. Продукт может образоваться: из beta-D-glucose (бета-D-глюкоза) , alpha-D-Glucose 1-phosphate (альфа-D-глюкоза 1-фосфат) и alpha-D-Glucose 1-phosphate (альфа-D-глюкоза 6-фосфат) .

II. Катализ одной и той же реакции разными ферментами

    Задача: найти метаболический путь и на полученной карте найти ферменты, катализирующие одну реакцию.

  1. В KEGG был произведён поиск метаболического пути цистеина (Cysteine metabolism).
    Сначала поиск производился только по названию пути (и нашлось 502 хита), а потом к названию пути были добавлены слова "reference" и "map", и результат получился только один.
    Объяснить это можно так.
    В первом случае нашлись все возможные пути метаболизма аргинина и пролина в разных организмах. Поэтому нашлось так много путей. А во втором случае был проведён поиск карты общего для всех организмов метаболического пути. Ну и результат, естественно, оказался один.

  2. Название пути: Cysteine metabolism (метаболизм цистеина).

    Картинка с выбранным фрагментом:


    Два выбранных фермента отмечены красным.

  3. Сравнение ферментов с помощью ресурсов KEGG.

    Ферменты 2.5.1.48 2.5.1.47
    Название cystathionine gamma-synthase (цистатионин-синтаза) cysteine synthase (цистеин-синтаза)
    Класс Transferases (трансферазы) Transferases (трансферазы)
    Систематическое название O4-succinyl-L-homoserine:L-cysteine S-(3-amino-3-carboxypropyl)transferase O3-acetyl-L-serine:hydrogen-sulfide 2-amino-2-carboxyethyltransferase
    Расшифровка кода EC 2 — трансферазы
    EC 2.5 — перенос алкильных или арильных групп
    EC 2.5.1 — перенос алкильных или арильных групп
    EC 2.5.1.48 — cystathionine g-synthase
    		 EC 2 — трансферазы
    EC 2.5 — перенос алкильных или арильных групп
    EC 2.5.1 — перенос алкильных или арильных групп
    EC 2.5.1.47 — cysteine synthase
    Комментарии
    Катализируемая реакция O-succinyl-L-homoserine + L-cysteine = cystathionine + succinate O3-acetyl-L-serine + hydrogen sulfide = L-cysteine + acetate
    Субстрат L-Cysteine
    O-Succinyl-L-homoserine     		O3-Acetyl-L-serine
    Hydrogen sulfide
    Продукт Cystathionine
    Succinate         		Acetate
    L-Cysteine
    Количество субъединиц 4 2, реже 3 или 4
    Оптимум pH 7.4-8.2 6.7-10.5
    Кофактор Pyridoxal phosphate Pyridoxal phosphate

    Ферменты очень похожи, поэтому не удивительно, что они катализируют одну реакцию.


III. Cравнение метаболических путей у разных организмов

  • Задание: Биосинтез фенилаланина из хоризмата (chorismate) у E.coli K-12 и внутриклеточного паразита Rickettsia prowazekii.

  • Название метаболического пути: Phenilalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis (биосинтез фенилаланина, тирозина и триптофана).

    Идентификатор использованных карт: 00400.

  • Изображение карты (исходное и конечное вещества выделено красным).


  • В ходе биосинтеза фенилаланина из хоризмата происходит три последовательных обратимых реакции.
    Исходное вещество – хоризмат – может образоваться из трех веществ в процессе нескольких метаболических реакций (выделены синим), причем у всех них промежуточным продуктом биосинтеза является 3-Dehydro-shikimate, из которого уже единственным способом в ходе четырех последовательных обратимых реакций синтезируется хоризмат.
    Конечное же вещество – фенилаланин – может превращаться в тирозин (довешивая -ОН группу), а также в фенилаланил-тРНК, которая затем участвует в биосинтезе белка.

  • Метаболический путь у E.coli K-12 (штамм MG1655).


    Из карты видно, что у кишечной палочки (E.coli K-12) имеются ферменты для проведения ВСЕХ реакций биосинтеза.

    А теперь посмотрим на метаболический путь внутриклеточного паразита Rickettsia prowazekii.


    Здесь нет двух ферментов начальной стадии биосинтеза, а значит, осуществление биосинтеза фенилаланина из хоризмата в организме внутриклеточного паразита Rickettsia prowazekii НЕВОЗМОЖНО.

  • Выводы

    Бактерия может сама синтезировать аминокислоту фенилаланин, необходимую для ее жизнедеятельности.
    Внутриклеточный паразит получает нужные вещества из организма хозяна, поэтому самостоятельный синтез с затратой лишней энергии ему не нужен.

    © Карпусь Ольга, 2006