Классификация функций. Коды ферментов.

На главную страницу четвертого семестра
  

Код фермента.

Заданный код фермента 6.1.1.10.

Поиск заданного кода фермента на главной странице сайта IUPAC
(lNTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY):
  
  • Найти раздел, посвященный химической номенклатуре (nomenclature & symbols).
  
  • В этом разделе щелкнуть по гиперссылке на страницу совместной 
комиссии IUBMB-IUPAC по биохимической номенклатуре (JCBN). 
  
  • На открывшейся странице найдите ссылку на номенклатуру ферментов (Enzyme Nomenclature). 
 

    Описание класса фермента.
    
EC 6 - лигазы;
EC 6.1 - формируют углерод-кислородные связи; 
EC 6.1.1 - лигазы, формирующие аминоацил-тРНК и подобные им молекулы;
EC 6.1.1.10 - метионин-тРНК лигазы;


Лигазы - класс ферментов, катализирующих соединение двух различных молекул 
за счет энергии сопряженной реакции гидролиза АТФ; деление на подклассы 
опирается на характер образующейся связи (CO, CS, CN и CC) 

Принятые названия - аминоацил-тРНК-синтетаза;

Реакция - ATP + L-methionine + tRNAMet = AMP + diphosphate + L-methionyl
-tRNAMet;

Другие названия - methionyl-tRNA synthetase; methionyl-transfer ribonucleic 
acid synthetase; methionyl-transfer ribonucleate synthetase; methionyl-transfer
RNA synthetase; methionine translase; MetRS;

Систематическое название - метиониновая аминоцил-тРНК
синтетаза; 

Ссылки на другие базы данных - BRENDA, EXPASY, KEGG, ERGO, PDB, CAS registry 
number: 9033-22-1

Ссылки - 1. Bergmann, F.H., Berg, P. and Dieckmann, M. The enzymic 
synthesis of amino acyl derivatives of ribonucleic acid. II. The preparation 
of leucyl-, valyl-, isoleucyl- and methionyl ribonucleic acid synthetases 
from Escherichia coli. J. Biol. Chem. 236 (1961) 1735-1740.
                2. Lee, C.P., Dyson, M.R., Mandal, N., Varshney, U., 
Bahramian, B. and RajBhandary, U.L. Striking effects of coupling mutations 
in the acceptor stem on recognition of tRNAs by Escherichia coli Met-tRNA 
synthetase and Met-tRNA transformylase. 89 (1992) 9262-9266. [PMID: 1409632]

Комментарии - В тех организмах, которые продуцируют N-formylmethionyl-
tRNAfMet для  инициирования трансляции, этот фермент также распознает 
инициаторную tRNAfMet и катализирует формирование L-methionyl-tRNAfMet, 
субстрат для EC 2.1.2.9, methionyl-tRNA formyltransferase.


    Сравните  последовательности ферментов с одинаковым кодом из эволюционно 
далеких организмов.
      
C помощью SRS по заданному коду в UniProt искались
ферменты из 3-х хорошо изученных модельных организмов:


  • кишечной палочки Escherichia coli K-12 

  • археи Methanococcus jannaschii  

  • человека (Homo sapiens). 
 
Запрос в SRS был таким:
  
  ([uniprot-ECNumber:6.1.1.10] & (([uniprot-ID:*_Ecoli] |  
  [uniprot-ID:*_Human]) | [uniprot-ID:*_Metja])) 

Для этого запроса использовались принятые короткие имена для белков из этих огранизмов,
оканчивающиеся на "_Ecoli","_Human", "_Metja". 
Это позволило легко отфильтровать разные штаммы Ecoli.Также при поиске по 
коду нельзя было использовать по умолчанию wildcards, так как при этом могли 
найтись лишние ферменты.  

Сравнение доменной структуры ферментов из далеких организмов 
    
(Для этого нужно воспользоваться вариантом просмотра результата SW_InterProMatches, 
который позволяет быстро посмотреть на все мотивы в последовательностях.)

    

    
      
    
         
        
    UniProt ID 
    		
        
    UniProt AC 
    		
        
    Имя гена 
    		
        
    Первый домен 
    		
        
    Второй домен 
    		
        
    Третий домен  
    		
      
    
      
    
        
    Идентификатор Pfam 
    		
        
    Положение в последовательности 
    		
        
    Идентификатор Pfam 
    		
        
    Положение в последовательности 
    		
        
    Идентификатор Pfam 
    		
        
    Положение в последовательности 
    		
      
    
      
    
        1
         SYMC_HUMAN
         PF00458 
         MARS
         P56192
         92...180
         PF00043
         845...895
              
         
      
    
      
    
        2
         SYMM_HUMAN
         Q96GW9
         MARS2
         PF00133
         45...411
         
         
         
         
      
    
      
    
        3
         SYM_ECOLI
         P00959
         METG
         PF00133
         7...397
         PF01588
         580...674
         PF01406
         нет записи в Pfam.
        
      
    
      
    
        4
         SYM_METJA
         Q58659
         METG
         PF00133
         3...384
         PF01588
         556...649
         
         
      
    
   
    
    

    Оценка сходств последовательностей аминокислот в гомологичных доменах.
    
  	Для выполнения данного задания возможны разные подходы:


    1. сохранение выбранных последовательностей в формате FASTA, определение
попарного сходства, используя известные методы;
      2. 

    2. использование встроенной в SRS программы: в меню Launch analysis tool нужно
выбрать программу (в данном случае это программа NeedleP) и запустить ее;
    
	Для решения данной задачи использовался второй поход.
Программа  NeedleP попросила указать начало и конец доменов. По умолчанию
стояли след. параметры: штраф за открытие гэпа - 10,0, штраф за каждый 
последующий гэп после открытого (за продолжение гэпа) - 0,5.

Результаты:

SYMM_HUMAN & SYM_ECOLI
SYM_ECOLI & SYM_METJA
SYMM_HUMAN & SYM_METJA
SYM_ECOLI & SYM_METJA

Составим еще одну таблицу и внесем все полученные результаты.


    
 
    
   
  UniProt ID
  Идентификатор домена
  Название домена
  Процент идентичности, %
  Процент сходства, %
  Длина выравнивания
  Вес выравнивания
 
    
 
    
  1  
 SYMM_HUMAN
   PF00133
   tRNA-synt_1g
   26.5
   41.3
   404
   390.0
 
    
 
    
  
   SYM_ECOLI
   PF00133
 
    
 
    
  2
   SYM_ECOLI
   PF00133
   tRNA-synt_1g
   36.7
   54.6
   401
   677.5
 
    
 
    
  
   SYM_METJA
   PF00133
 
    

    
  3
   SYMM_HUMAN
   PF00133
   tRNA-synt_1g
   26.9
   45.4
   394
   408.5
 
    
 
    
  
   SYM_METJA
   PF00133
 
    

    
  5
   SYM_ECOLI
   PF01588
   tRNA-bind
   40.6
   59.4
   96
   171.0
 
    
 
    
  
   SYG_METJA
   PF01588
 
    


    

Вывод:
Интересно, что последовательности гомологичных доменов (идентификатор Pfam:PF00133)
белков из кишечной палочки Escherichia coli K-12, археи Methanococcus jannaschii и 
человека (Homo sapiens) имеют разную длину, что очень сильно влияет на выравнивание.
А вот последовательности гомологичных доменов (идентификатор Pfam: PF01588) 
белков из кишечной палочки Escherichia coli K-12 и археи Methanococcus jannaschii имеют почти
одинаковую длину. 
Поэтому, из таблицы мы видим, что достаточно хорошие (около 40%) получились 
значения процентов идентичности и сходства для последовательностей гомологичных 
доменов белков из очень далеких организмов археи Methanococcus jannaschii и 
кишечной палочки Escherichia coli K-12 .
И самые плохие значения процентов идентичности и сходства для последовательностей 
гомологичных доменов белков получились для человека и археи Methanococcus jannaschii, 
а также для человека и кишечной палочки Escherichia coli K-12.     

    

    
©Трембицкая Влада