МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА
ФАКУЛЬТЕТ БИОИНЖЕНЕРИИ И БИОИНФОРМАТИКИ

Домашняя страничка Ильи Курочкина

Главная

I Семестр

II Семестр

III Семестр

IV Семестр

Проекты

Обратная Связь

Ферменты и метаболические пути

  1. ЕС код фермента белка GLK_ECOLI

    2. Открыл страницу UniProt с описанием белка GLK_ECOLI и на ней был найден код EC=2.7.1.2. По данным базы International Union of Biochemistry and Molecular Biology код был расшифрован:
    EC 2 - Трансферазы (Transferase)
    EC 2.7 - Переносчики фосфор-содержащие группы (Transferring phosphorus-containing groups)
    EC 2.7.1 - Фосфотрансферазы со спиртовой акцепторной группой (Phosphotransferases with an alcohol group as acceptor)
    EC 2.7.1.2 - Глюкокиназа (Glucokinase)

    Фермент осуществляет следующую реакцию:
    ATP + D-glucose = ADP + D-glucose 6-phosphate

    Графическое изображение катализируемой реакции:

  2. Метаболические пути фермента EC=2.7.1.2

    3. В записи о белке GLK_ECOLI в БД UniProt было найдено название локуса гена: b2388. В результате поиска гена по названию локуса в базе KEGG среди генов Escherichia coli K12 была найдена запись eco:b2388. В поле Pathways этой записи содержатся 6 идентификаторов метаболических путей, ассоциированных с этим геном:

    ID Русское название Английское название
    eco00010 Гликолиз / Глюконеогенез Glycolysis / Gluconeogenesis
    eco00052 Метаболизм галактозы Galactose metabolism
    eco00500 Метаболизм крахмала и сахарозы Starch and sucrose metabolism
    eco00520 Метаболизм амино сахара и нуклеотид сахара Amino sugar and nucleotide sugar metabolism
    eco00521 Биосинтез стрептомицина Streptomycin biosynthesis
    eco01100 Метаболические пути Metabolic pathways

    Скачать карту гликолиза. Красным отмечен фермент глюкокиназа.

  3. Структурные формулы химических соединений

    4. В базе данных химических соединений KEGG LIGAND был проведен поиск двух веществ:

    ID Русское название Английское название Структура
    C00147 Аденин Adenine; 6-Aminopurine

    C00242 Гуанин Guanine; 2-Amino-6-hydroxypurine

  4. Поиск метаболического пути между двумя веществами

    5. Поиск осуществлялся в БД KEGG Pathway между веществами аденин и гуанин (см. предыдущее задание):
    Выбранная цепочка ферментативных реакций:
    путь: метаболизм пурина
    цепочка: аденин → гуанин

    Путь от аденина к гуанину через промежуточные соединения AMP (C00020), IMP (C00130), XMP (C00655) и GMP (C00144) - 5 стадий катализа, был отмечен на карте: красным отмечено первое соединение цепочки, желтым - промежуточные, зеленым - последнее соединение цепочки.

  5. Сравнение метаболических путей у разных организмов

    6. Карта, полученная в предыдущем задании, была переведена в режим разных организмов. Полученные результаты занесены в таблицу.

    Возможность выбранной цепочки ферментативных в разных организмах с известными полными геномами.
    Организм Возможна ли цепочка реакций
    (да/нет/неизвестно)    		 Обоснование
    Escherichia coli K-12 MG1655 нет
    показать карту    		 так как нет необходимых ферментов (отсутствует фермент EC=3.5.4.6, осуществляющий превращение AMP в IMP)
    Archaeoglobus fulgidus нет
    показать карту    		 так как нет необходимых ферментов (есть только ферменты EC=1.1.1.205 и EC=6.3.5.2, осуществляющие соответственно превращающие IMP в XMP и XMP в GMP)
    Arabidopsis thaliana да
    показать карту    		 присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций
    Homo sapiens да
    показать карту    		 присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций

  6. Сравнение ферментов из далеких организмов

    • Для сравнения был взят фермент с ЕС=4.2.1.11. Этот фермент, согласно расшифровке IUBMB, является лиазой, а конкретно - фосфопируват гидратазой (энолазой). В SRS был создан запрос для поиска фермента среди белков человека и археи Archaeoglobus fulgidus. Опция маски для EC номера была снята, чтобы не были найдены такие номера, как 4.2.1.110, 4.2.1.111 и другие. Текст запроса:
      (([uniprot-ID:*_HUMAN*] | [uniprot-ID:*_ARCFU*]) & [uniprot-ECNumber:4.2.1.11])
      Было найдено 13 находки, среди которых 12 принадлежат человеку, а одна - архее.

    • В режиме SW_InterProMatches были сравнены доменные организации найденных белков.
      ID Pfam AC Изображение
      ENOA_HUMAN PF00113
      PF03952

      ENOB_HUMAN PF00113
      PF03952

      ENOG_HUMAN PF00113
      PF03952

      ENO_ARCFU PF00113
      PF03952

      A4QMW8_HUMAN PF00113

      A4UCS8_HUMAN PF00113
      PF03952

      A8K3B0_HUMAN PF00113
      PF03952

      B4DUJ6_HUMAN PF00113
      PF03952

      B7Z2X9_HUMAN PF00113
      PF03952

      Q6FHV6_HUMAN PF00113
      PF03952

      Q96GV1_HUMAN PF00113

      Q9BT62_HUMAN PF00113

      Q9NPL4_HUMAN PF00113

      Из таблицы можно видеть то, что все находки имеют похожую доменную организацию. В одних находках встречается два домена: PF00113 (Enolase, C-terminal TIM barrel domain) и PF03952 (Enolase, N-terminal domain), а в каких-то только домен: PF00113. И домены в значительно степени отличаются по длине.
      Для дальнейшего анализа были выбраны белки: ENOA_HUMAN и ENO_ARCFU

    • Последовательности домена PF00113 из археи и человека были вырезаны из последовательностей белков. Затем для определения процента сходства между ними эти последовательности были выравнены при помощи программы needle. В результате чего получил файл. В файле указан процент идентичности: 113/303 (37.3%). Импортировал выравнивание в msf формат и открыл в GeneDoc. В результате чего получил изображение.

    • Ген, соответствующий белку ENOA_HUMAN - ENO1, id в KEGG - hsa:2023.
      Ген, соответствующий белку ENO_ARCFU - eno, id в KEGG - afu:AF1132.

      Лучший ортолог из архей для гена белка ENOA_HUMAN:
      Организм: Sulfolobus islandicus Y.G.57.14
      Ген: YG5714_1302
      Функция: фосфопируват гидратаза
      UniProt AC находки: C3NE30
      Процент идентичности: 0.422

      Лучший ортолог из эукариот для гена белка ENO_ARCFU:
      Организм: Cryptococcus neoformans JEC21
      Ген: CNC00160
      Функция: фосфопируват гидратаза
      UniProt AC находки: Q5KLA7
      Процент идентичности: 0.403

      Гомолог человеческого белка в археях имеет ферментативную функцию фосфопируват гидратазы (энолазы), также как и белок человека. Гомолог белка археи в эукариотах также имеет ферментативную функцию фосфопируват гидратазы (энолазы), как и белок археи, причем организм, в котором нашелся гомолог, принадлежит к царству грибы.

© 2008, Илья Курочкин