Для выбора белка использовался расширенный поиск по базе данных UniProtKB. В поле Taxonomy [OC] было указано: "Listeria innocua serovar 6a (strain ATCC BAA-680 / CLIP 11262) [272626]". Таким образом для рассматриваемой мною бактерии было найдено 3023 белков.
В итоге был выбран белок АТФ-зависимая 6-фосфофруктокиназа, так как он имеет высокую оценку аннотирования (4/5), а также понятную для меня функцию.
АТФ-зависимая 6-фосфофруктокиназа - это фермент, который участвует в одной из реакций гликолиза. Он катализирует фосфорилирование D-фруктозо-6-фосфата до фруктозо-1,6-бисфосфата с помощью АТФ — это первая ключевая стадия гликолиза.
beta-D-fructose 6-phosphate + ATP = beta-D-fructose 1,6-bisphosphate + ADP + H+
Для протекания реакции ферменту требуется ион магния (Mg²⁺), который участвует в стабилизации молекулы АТФ и нейтрализации отрицательного заряда, что облегчает ее присоединение к активному центру фермента.
UniRef100 собрал всего 6 почти одинаковых белков, а UniRef90 — уже 60 . Это говорит о том, что у этого белка мало точных копий, зато достаточно много похожих вариантов у близких видов.
Кластер UniRef50 насчитывает 3427 записей, относящиеся к разнообразным организмам. Столь широкая представленность фосфофруктокиназы может быть напрямую связана с её ролью в клеточном метаболизме, так как гликолиз присутствует у подавляющего большинства живых существ.
1) Поиск ферментов гликолиза у Listeria innocua
Так как функция выбранного белка напрямую связана с гликолизом, я решила узнать, какие еще белки участвуют в этом процессе у Listeria innocua .
Для выявления всех ферментов, участвующих в гликолизе у выбранной бактерии, был использован расширенный поиск UniProt с указанием организма и метаболического пути:
(taxonomy_id:272626) AND (cc_pathway:Glycolysis)
В результате было найдено 8 белков, включая ключевые ферменты гликолитического пути: пируваткиназу, фосфоглицераткиназу, енолазу и др.
2) Анализ специфичности гена pfkA
Выбранный мною белок кодируется геном pfkA у бактерии Listeria innocua. Мне стало интересно, у всех ли организмов фосфофруктокиназа кодируется этим геном. Для этого в расширенном поиске UniProt я выполнила следующие запросы:
(protein_name:"ATP-dependent 6-phosphofructokinase") - все белки с названием фосфофруктокиназа
(gene:pfkA) AND (protein_name:"ATP-dependent 6-phosphofructokinase") - фосфофруктокиназы,кодируемые геном pfkA
В итоге всего фосфофруктокиназ было найдено 26817, но ген pfkA кодирует лишь 16666. Остальные записи относятся преимущественно к эукариотическим организмам, где этот фермент кодируется другими генами, а также к некоторым бактериям, использующим альтернативные системы фосфорилирования.
3) Оценка распространенности фосфофруктокиназы среди бактерий
Чтобы оценить, насколько широко распространена фосфофруктокиназа среди бактерий, я выполнила два запроса в расширенном поиске UniProt:
(taxonomy_id:2) - все белки бактерий
(taxonomy_id:2) AND (protein_name:"ATP-dependent 6-phosphofructokinase") - фосфофруктокиназы у бактерий
Фосфофруктокиназа присутствует у 16937 из 103199990 бактериальных белков.
Я могу предположить несколько причин такой большой разницы:
1. Возможно в бактериальных геномах присутствуют совсем немного генов, кодирующих данный фермент, по сравнению с их общим количеством в геноме;
2. Многие анаэробные и паразитические бактерии используют альтернативные пути энергетического обмена, не требующие фосфофруктокиназы;
3. Возможно, у некоторых бактерий функцию фосфорилирования выполняют альтернативные ферменты.