Метаболические пути. KEGG.

• Поиск графических формул и идентификаторов заданных низкомолекулярных веществ в KEGG

  На главной страничке Биоинформатического Центра Института Химический Исследований Университета Киото я нашла ссылку на БД химических соединений и реакций (Ligand). Далее провела поиск по названию веществ (аспартат и аланин).

  Аспартат (C00049) - L-Aspartate; L-Aspartic acid; 2-Aminosuccinic acid
  Формула: C4H7NO4
  Масса: 133.0375
  Структура:

  

  Аланин (C00041) - L-Alanine; L-2-Aminopropionic acid; L-alpha-Alanine
  Формула: C3H7NO2
  Масса: 89.0477
  Структура:

  

• Поиск метаболического пути. Выделение цветом пути превращения заданных веществ.

  На главной страничке я нашла ссылку на таблицу-оглавление ("Table of contents"). В оглавлении нашла программу для раскрашивания объектов на метаболических картах. В поле запроса ввела найденные идентификаторы соединений, указав, что хочу отметить их красным цветом. Из предложенный карт, открыла ту, в которой найдены оба идентификатора, выделенные красным, и виден короткий путь от аспартата к аланину.
  Затем я выделила выбранные ферменты желтым цветом. Для этого создала следующий запрос:

  C00049 red
  C00041 red
  2.6.1.1 yellow
  1.1.1.37 yellow
  1.1.1.39 yellow
  4.1.1.49 yellow
  2.7.1.40 yellow
  2.6.1.2 yellow

  Фиксация углекислого газа в фотосинтезирующих организмах (Carbon fixation in photosyntetic organizms):

  

• Исследование выбранного метаболического пути

  • Описание выбранного пути:

    В обоих путях по 4 этапа, 2 из которых совпадают. Для описания я выбрала верхний путь.

    Возможный путь превращения аспартата в аланин.

    Этап	Ферментативная реакция	Фермент
    1	L-Aspartate + 2-Oxoglutarate <=> Oxaloacetate + L-Glutamate	EC 2.6.1.1
    2	ATP + Oxaloacetate <=> ADP + Phosphoenolpyruvate + CO2;	EC 4.1.1.49
    3	ATP + Pyruvate <=> ADP + Phosphoenolpyruvate	EC 2.7.1.40
    4	L-Alanine + 2-Oxoglutarate <=> Pyruvate + L-Glutamate	EC 2.6.1.2

  • Определение, возможна ли выбранная цепочка реакций у конкретных организмов:

    Организм	Возможно ли преобразование от аспартата до аланина по данным KEGG ? (Да/нет)	Краткое обоснование
    Homo sapiens	нет	неизвестен ген фермента, катализирующего 2-ю стадию (ЕС 4.1.1.49)
    Escherichia coli	нет	неизвестен ген фермента, катализирующего 4-ю стадию (ЕС 2.6.1.2)
    Pseudomonas aeruginosa PAO1	нет	неизвестен ген фермента, катализирующего 4-ю стадию (ЕС 2.6.1.2)
    Methanococcus janaschii	нет	из 4 необходимых ферментов только для одного найден ген - ЕС 2.6.1.1

• Дополнительные задания

  • Синие ферменты имеют ссылки на соответствующую запись в KO (KEGG Orthology), а белые ферменты или гены не имеют записей KO. Например из описываемой мною цепи феремент ЕС 2.6.1.1 имеет запись в КО (K00812 со списком генов из разных организмов; белки, кодируемые ими, являются ортологами), а фермент 4.1.1.49 - нет.
  • Для Escherichia coli нет нужного мне пути по данным KEGG, потому что неизвестен ген фермента, катализирующего 4-ю стадию (ЕС 2.6.1.2).

    При использовании БД SRS при запросе ECNumber:2.6.1.2 и Organizm Name:Escherichia coli {([uniprot-ECNumber:2.6.1.2*] & (([uniprot-Organism:Escherichia*] & [uniprot-Organism:coli*]) | [uniprot-Organism:Escherichia coli*]))} был найден ген GABT, кодирующий белок GABT_ECOLI.

    При использовании БД EcoCyc был найден белок AlaB, который катализирует глутамат-пируватную аминотрансферазную реакцию, которая генерирует аланин из пирувата, использую глутамат как донор аминогруппы.

    Из этого можно сделать вывод, что фермент 2.6.1.2 у Escherichia coli на самом деле существует. Дело в том, что найденный мною ген находится на плазмиде, а KEGG работает с геномами, поэтому с помощью KEGG нужный мне ген не был найден.