На главную страницу четвёртого семестра

Метаболические пути. KEGG.


Описание ферментативной реакции






Карта метаболизма глицина, серина и треонина. Из нее был вырезан следующий фрагмент:



Из даннаго фрагмента видно, что вышеуказанный субстрат (Threonine на схеме), может быть получен двумя путями - из глицина и из O-Phospho-L-homoserine, а вышеуказанный продукт (2-Oxobutanoate на схеме) дальше участвует в биосинтезе Валина, Лейцина и Изолейцина.

Поиск заданного метаболического пути. Сравнение ферментов разного типа, катализирущих одну и ту же реакцию


При задании только названия метаболического пути в KEGG выводится список вариантов осуществления данного пути в отдельных организмах. Если добавить к названию слово "reference", появляется список трех видов карт (Reference pathway, Reference pathway(KO), Reference pathway(Reaction)), содержащих обобщенный вариант заданного пути, т.е. в нем все возможные варианты протекания этого пути в отдельных организмах объединены в одну общую схему. А если добавить к названию слово "map", то выводится только один вид карты, содержащей обобщенный вариант заданного пути (Reference pathway).

Название метаболического пути: Valine, leucine and isoleucine biosynthesis (биосинтез Валина, Лейцина и Изолейцина).

Для сравнения двух ферментов с разным кодом, но катализирующими одну реакцию, из карты биосинтеза Валина, Лейцина и Изолейцина был выбран следующий фрагмент:


Рассматриваемая реакция   2-Оксоизовалерат -> L-Валин. Её катализируют 3 фермента: 2.6.1.66, 2.6.1.42 и 1.4.1.9.
Для дальнейшего сравнения взяты ферменты 2.6.1.42 и 1.4.1.9.
При рассмотрении двух этих ферментов были получены следующие результаты:

EC  2.6.1.42 EC  1.4.1.9
  • Название: branched-chain-amino-acid transaminase (трансаминаза разветвлённых аминокислот)


  • Расшифровка кода:

    EC 2. Transferases (Трансферазы)
    EC 2.6. Transferring nitrogenous groups (Переносящие азот-содержащие группы)
    EC 2.6.1.
    • Transaminases (Трансаминазы)

  • Катализируемая ферментативная реакция:

    L-Leucine + 2-Oxoglutarate <=> 4-Methyl-2-oxopentanoate + L-Glutamate


  • Участие в метаболических путях:
    Valine, leucine and isoleucine degradation (Разрушение валина, лейцина и изолейцина)
    Valine, leucine and isoleucine biosynthesis (Биосинтез валина, лейцина и изолейцина)


  • Субъединичная структура: гексамер


  • Название: leucine dehydrogenase (лейциновая дегидгогеназа)



  • Расшифровка кода:

    EC 1. Oxidoreductases (Оксидоредуктазы)
    EC 1.4. Acting on the CH-NH2 group of donors (Используют группу CH-NH2 в качестве доноров)
    EC 1.4.1. With NAD+ or NADP+ as acceptor (Используют NAD+ или NADP+ в качестве акцепторов)


  • Катализируемая ферментативная реакция:

    L-leucine + H2O + NAD+ = 4-methyl-2-oxopentanoate + NH3 + NADH + H+

  • Участие в метаболических путях:
    Valine, leucine and isoleucine degradation (Разрушение валина, лейцина и изолейцина)
    Valine, leucine and isoleucine biosynthesis (Биосинтез валина, лейцина и изолейцина)


  • Субъединичная структура: октамер


При сравнении данных результатов можно сделать вывод, что два фермента, принадлежащих к разным классам и различающихся по своей структуре и механизму катализируемой реакции, независимо от этого способны катализировать образование 4-метил-2-оксопентаноата из L-лейцина. При этом присуствие обоих ферментов на фрагменте карты означает, что в одних организмах выбранная реакция катализируется одним из ферментов, а в других - вторым ферментом.

Cравнение метаболических путей у разных организмов



Биосинтезу изолейцина из пирувата соответствует следующий фрагмент карты:

Как видно из данного фрагмента, изолейцин может синтезироватся из пирувата лишь одним путём - в результате шести последовательных реакций. Пируват же может обратимо переходить в 2-изопропилмалат в процессе метаболизма пуривата. Изолейцин в последствии учавствует в синтезе белков или разрушается.

Биосинтез изолейцина из пирувата у Escherichia coli K-12 MG1655 и внутриклеточного паразита Rickettsia prowazekii:

Escherichia coli K-12 Rickettsia prowazekii





При сравнении двух указанных фрагментов можно заметить, что L-изолейцин синтезируется из пирувата только у кишечной палочки, тогда как у Rickettsia prowazekii ферментов для такого синтеза нет. Возможно это объясняется тем, что Rickettsia prowazekii, будучи внутриклеточным паразитом, получает изолейцин, валин и другие аминокислоты от паразитической деятельности и не нуждается в данном биосинтезе.
© Яковлев Сергей,2006