Занятие 10. Эволюционные домены белков и их выравнивания

Упр. 1. Описание домена белка KPYK1_ECOLI, аннотированного в банке эволюционных доменов Pfam

В последовательности моего белка нашлось 2 участка, сходных с доменами Pfam: PK_C (Pyruvate kinase, alpha/beta domain).



рис. 1. Изображение доменной структуры белка KPYK1_ECOLI.

В базе данных Pfam дана только (аннотация Pfam отсутствует) аннотация InterPro домена Pyruvate kinase, alpha/beta. В ней описывается, что пируваткиназа (ПК) катализирует последнюю реакцию гликолиза - превращение фосфоенолпирувата в пируват с параллелным фосфорилированием АДФ в АТФ. Фермент, обнаруженный во всех живых организмах , активен в присутствии ионов магния и калия. У позвоночных имеется 4 тканеспецифичных изоформы фермента: L, R, M1, M2. В растениях ПК существует в цитоплазматической и в пластидной форме, тогда как большинство бактерий и некоторые эукариоты имеют одну форму, кроме E.coli, у которой 2 изоформы.

ПК, наряду с фосфофруктокиназой и гексокиназой, контролирует скорость гликолиза. Фермент имеет аллостерические сайты для различных эффекторов. Он отвечает на сигнал эффектора по-разному, в зависимости от нахождения в определенной ткани. Активность L-типа ПК увеличивает фруктоза-1,6-бифосфат, и понижает АТФ и аланин, поэтому при высоком уровне глюкозы активируется гликолиз, а при низком - глюконеогенез. Также L-тип (печень) ПК регулируется гормонами: активируется инсулином и ингибируется глюкагоном. M1-тип (мышцы, мозг) ПК ингибируется АТФ, но Ф-1,6-бФ и аланин не дают эффекта.

Структура ПК некоторых организмов была определена. Белок содержит 3-4 домена: малый N-концевой спиральный домен (отсутствует в бактериальных ПК), альфа/бета-бочонок, бета-бочонок (включен в альфа/бета-бочонок), трехслойный альфа/бета/альфа "бутерброд".

Упр .2.

В банке Pfam описано 758 последовательностей белков, с той же доменной организацией, что у белка KPYK1_ECOLI.

Упр. 3.

Получено выравнивание (файл domain.fasta) представителей домена Pyruvate kinase, alpha/beta c числом последовательностей в "Seed" - 13 и "Full" - 880. Для получения выравнивания полной последовательности белка с уже готовым выравниванием домена на kodomo-count была введена команда:

mafft-profile domain.fasta pseq.fasta > align.fasta

Полученное выравнивание сохранено в файле align.msf.

Упр. 4.

Воспользовавшись прграммой GeneDoc, определили границы (355-469) участка в моей последовательности, который выравнивается с представителями домена. Ввиду того, что в записи Swiss-Prot ключа DOMAIN не оказалось, границы нашли и они совпали здесь (наведите мышкой в поле записи UniProtKB/Swiss-Prot на домен РК_С фиолетового цвета - появятся границы ).

рис. 2. Изображение доменной структуры белка KPYK1_ECOLI. Домен РК_С выделен красным.

Все файлы, относящиеся к этому занятию лежат в директории H:\Term4\Practice10.