Практикум 8. UniProt Proteomes, EMBOSS

1. Поиск протеома, соответствующего геномной сборке

1) Для поиска протеома сначала был найден индификатор геномной сборки RefSeq (GCF_002157855.1), он был взят со страницы из базы NCBI Datasets Genome.

2) С помощью найденного индификатора геномной сборки RefSeq (GCF_002157855.1) определен индификатор последней версии сборки INSDC: GCA_002157855.1.

3) Произведен поиск протеома бактерии Sutcliffiella horikoshi: поисковой запрос по UniProt Proteomes (genome_assembly:GCA_002157855.1), и найден протеом с Proteome ID UP000195573, который оказался избыточным по отношению к UP000323393.

2. Поиск и скачивание референсного протеома

Для вида референсных протеомов в базе нет (поисковой запрос: (taxonomy_id:79883)), поэтому был произведен поиск по таксону, который указан в качестве родительского на странице вида в базе Taxonomy (поисковой запрос: (taxonomy_id:2837511)). Нашелся только один референсный протеом (Proteome ID UP000215224), он относится к виду Sutcliffiella cohnii.

Для скачивания белковых записей, принадлежащих данному протеому была использована команда:

 curl 'https://rest.uniprot.org/uniprotkb/stream?compressed=true&format=txt&query=(proteome:UP000215224)' > UP000215224.swiss.gz  

3. Оценка количества ферментов в протеоме

Для оценки количества белков, обладающих какой-либо ферментативной активностью был использован расширеный поиск по базе данных UniProtKB, поисковой запрос (proteome:UP000215224) AND (ec:*). Было найдено 777 результатов.

Команда bash, которая применялась для поиска:
 zgrep 'CATALYTIC ACTIVITY' UP000215224.swiss.gz | wc -l

Она показала, что в протеоме содержится 797 белков, обладающих ферментативной активностью.

Результаты достаточно близки, но не совпaдают, это может быть связно, например, с тем, что CATALYTIC ACTIVITY может повторятся несколько раз для одного и того же белка.

4. Анализ протеома консольными средствами

Согласно статье [1] особенностью вида Bacillus cohnii является наличие клеточной стенки, представляющей собой A4β-муреин с орнитином вместо диаминопимелиновой кислоты. Было бы интересно узнать с какими белками связана даннная особенность.

Для этого с помощью конвеера были найдены белки, которые могут быть связаны с орнитинином (поиск по белкам содержащим в своем названии "ornithine").

zcat UP000215224.swiss.gz | grep '^DE'| grep -i 'Ornithine'

Результат:

DE RecName: Full=Ornithine aminotransferase {ECO:0000256|ARBA:ARBA00012924, ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_01689};

DE AltName: Full=Ornithine--oxo-acid aminotransferase {ECO:0000256|ARBA:ARBA00030587, ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_01689};

DE AltName: Full=Ornithine acetyltransferase {ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_01106};

DE AltName: Full=Ornithine transacetylase {ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_01106};

DE RecName: Full=Acetylornithine aminotransferase {ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_01107};

DE RecName: Full=Ornithine carbamoyltransferase {ECO:0000256|ARBA:ARBA00013007, ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_01109};

Как можно заметить все белки являются трансферазами участвующими в переносе амино-/ карбомоил- группы с ортинина, что свидетельсвует о наличии путей модификации орнитинина. Белков ответвенных за синтез ортинина с помощью такого конвеера не было найдено.

Также следует предположить, что отсутвие DAP (диаминопимелиновой кислоты) в клеточной стенке и замещение её на орнитин, может быть связано с отсутвием белков, которые синтезируют/транспортируют/модифицируют DAP. Чтобы это понять был использован конвеер:

zcat UP000215224.swiss.gz | grep '^DE'| grep 'DAP'

Рeзультаты:

DE Short=DAP decarboxylase {ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_02120};

DE Short=DAPDC {ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_02120};

DE Short=DAP epimerase {ECO:0000256|HAMAP-Rule:MF_00197};

Результаты опровергли мою гипотезу. Ферменты так или иначе связанные с диаминопимелиновой кислотой присутвуют в протеоме бактерии. Вероятно, это может быть связано с тем, что диаминопимелиновая кислота является важным соединенем и используется в других реакциях или что белки присутсвуют в протеоме, но они не функциональны или низкоактивны.

Литература

[1] Spanka R., Fritze D. Bacillus cohnii sp. nov., a new, obligately alkaliphilic, oval-spore-forming Bacillus species with ornithine and aspartic acid instead of diaminopimelic acid in the cell wall //International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. – 1993. – Т. 43. – №. 1. – С. 150-156.