Функции, продолжение. Ферменты и метаболические пути.


  1. Объяснить, что значит код заданного фермента.

    2. В базе данных UNIPROT с описанием белка RIBF_ECOLI находим EC код фермента:
    EC=2.7.1.26 - для Riboflavin kinase, EC=2.7.7.2 - для FMN adenylyltransferase. Их 2, так как это домены одного фермента. Последующие действия будем проводить с FMN adenylyltransferase (2.7.7.2).
    Для получения информации об этом коде воспользуемся ссылкой International Union of Biochemistry and Molecular Biology и далее следуем по ссылкам - в соответствии с кодом фермента.

    Расшифровка кода:

    Код по-английски по-русски Ферментативная активность
    2 Transferases Трансферазы Ферменты этого класса катализируют перенос группы (метал-, гликозил-, ацил-, фосфорсодержащей) от одного компонента (чаще всего донора) к другому (акцептору).
    2.7 Transferring phosphorus-containing groups Переносящие группу, содержащую фосфор Переносят обогащенную фосфором группу.
    2.7.7 Nucleotidyltransferases Нуклеотидилтрансферазы Ферменты данной группы катализируют перенос нуклеотидной группы к реагенту.
    2.7.7.2 FAD synthetase Флавин динуклеотид трансферазная активность Синтезирует ФАД из ФМД.


    Катализируемая реакция: 
    ATP + FMN = diphosphate + FAD

    Графическое изображение реакции (kegg):



  2. Метаболические пути, в которых участвует изучаемый фермент.

    3. В документе UNIPROT с описанием белка RIBF_ECOLI имя локуса его гена: b0025 или JW0023.
    На главной страничке БД KEGG провели поиск гена по названию его локуса "eco:b0025" (в KEGG идентификатор штамма Escherichia coli K12 - eco).

    Описание метаболических путей 

    ID                   Definition
----------------------------------------------------------------------------------------------------
eco00740             Riboflavin metabolism (Метаболизм рибофлавина)- Escherichia coli K-12 MG16 
eco01100             Metabolic pathways (Пути метаболизма)- Escherichia coli K-12 MG1655



    Графический файл с картой пути: Метаболизм рибофлавина.

    Фермент обведен малиновым овалом.

  3. Структурные формулы соединений S-малат и пируват в KEGG

    4. На странице оглавления KEGG находим ссылку на базу данных химических соединений.
    Провели поиск по S-малат(S-malat) и пируват(Pyruvate). 

     
			S-малат:						      
английское 		
название:		S-malat ((S)-Malate; L-Malate; L-Apple acid; L-Malic acid; L-2-Hydroxybutanedioic acid; Malate; Malic acid)							
идентификатор: 		C00149 							   
структурная формула: 	C3H4O3 						    

        

    
			Pyruvate:						      
английское 		
название:		Pyruvate; Pyruvic acid; 2-Oxopropanoate; 2-Oxopropanoic acid; Pyroracemic acid							
идентификатор: 		C00022  							   
структурная формула: 	C4H5O5



  4. Метаболический путь между (S)-малатом и пируватом

    5. Для поиска реактантов (интермедиатов или лигандов), а также ферментов в БД KEGG Pathway есть два инструмента: "Search objects in pathways" и "Color objects in pathways". Будем работать со вторым.
    Запрос на поиск метаболических путей: 
    C00022 red
C00149 green
    Нашлось огромное количество различный путей метаболизма, но мной был выбран путь синтеза пирувата. Он состоит всего из 4 ступеней.

    Графическое изображение пути синтеза (S)-малата из пирувата: pyr_met.png
    Путь синтеза протекает от пирувата (зеленый) к S-малату (красный). Интермедиаты отмечены желтым цветом.

  5. Сравнить метаболические пути у разных организмов

    6. 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  да присутствуют все ферменты, необходимые для осуществления цепочки реакций
    Archaeoglobus fulgidus  нет  нет фермента ни на одной ступени синтеза по данной цепочке
    Arabidopsis thaliana  да  присутствуют все необходимые ферменты
    Homo sapiens  нет  неизвестен ген фермента, катализирующего 4-ую стадию (EC 2.3.3.9)

  6. Сравнение ферментов из далеких организмов

    1. С помощью запроса к SRS находим ферменты с кодом ЕС 4.1.1.23 у человека и археи Archaeoglobus fulgidus.

      В UniProt через SRS был создан запрос (с выключенной маской для того, чтобы поиск производился точно по такому EC коду без вариантов с другими окончаниями после кода):

      (([swissprot-ID:*_human*] | [swissprot-ID:*_arcfu*]) &  [swissprot-ECNumber:4.1.1.23])


      В результате нашлись 2 разных белочка с одним и тем же EC кодом: kegg.fasta
      Исследуем доменные структуры данных белков:
      PYR5_HUMAN:

      PYRF_ARCFU:

      Оба белка содержат домен оротидин 5'-фосфат декарбоксилазу семейства HUMPS.
      Как раз это семейство и включает в себя фермент EC:4.1.1.23, вовлеченный в заключительную ступень синтеза пиримидина.

      По страничке SRS для заданных белков переходим на ссылку KEGG. На найденной страничке щелкнаем по кнопке "Ortholog", а в открывшемся окне выбераем опцию Best-best (bidirectional best hit), указав нужную группу организмов и щелкните по кнопке "GO"

      Ортолог PYR5_HUMAN среди архей:
      Организм: Pyrococcus abyssi: PAB2430;
      Ген: pyrE; Процент идентичности: 0.351 Длина перекрывания: 182

      Ортолог PYRF_ARCFU среди эукариот:
      Организм: Theileria annulata: TA16510;
      Процент идентичности: 0.258 Длина перекрывания: 305

      В связи с тем, что организмы Археи и Эукариоты далекие, идентичность между данными белками для определения функции ферментов не идеальная, хотя тоже не плохая. Т.к. при идентичности больше 40% функция ферментов сохраняется в 90% случаев.





      На страничку с результатами 4 семестра.
      На главную страничку.