Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.ru/~kinta/Term4/protocol7.html
Дата изменения: Mon Apr 2 23:48:16 2007
Дата индексирования: Tue Oct 2 10:07:15 2012
Кодировка: Windows-1251

function назад к четвертому семестру

Метаболические пути. KEGG.

1.) Поиск графических формул и идентификаторов заданных низкомолекулярных веществ в KEGG

Фрагмент пути для исследования: Биосинтез валина из пирувата
На страничке Биоинформатического Центра Института Химический Исследований Университета Киото в разделе Ligand был произведен поиск указанных низкомолекулярных соединений, результаты:

соединение	идентификатор	название	брутто-формула	структура	ссылки на метабол.пути
валин	C00183	L-валин, 2-амино-4-метилмасляная кислота	C5H11NO2		map00290 Valine, leucine and isoleucine biosynthesis map00311 Penicillin and cephalosporin biosynthesis map00640 Propanoate metabolism map00770 Pantothenate and CoA biosynthesis map00970 Aminoacyl-tRNA biosynthesis map02010 ABC transporters - General
пируват	C00022	пируват, пировиноградная кислота, 2-оксопротанат, 2-оксопропановая кислота	C3H4O3		map00020 Citrate cycle (TCA cycle) map00030 Pentose phosphate pathway map00040 Pentose and glucuronate interconversions map00053 Ascorbate and aldarate metabolism map00100 Biosynthesis of steroids map00252 Alanine and aspartate metabolism map00260 Glycine, serine and threonine metabolism map00272 Cysteine metabolism map00290 Valine, leucine and isoleucine biosynthesis и др...

2.) Поиск метаболического пути. Выделение цветом пути превращения заданных веществ.

С главной страницы перешли по ссылке на таблицу-оглавление ("Table of contents"), зашли на страницу программы для раскрашивания объектов на метаболических картах (Color objects in pathways). Далее с помошью специальных запросов была найдена карта с обоими идентификаторами, покрашены красным валин и пируват, найдена цепочка ферментативных реакций для заданного превращения, выбранные ферменты выделены желтым цветом.
Итоговый запрос:

C00183 red
C00022 red
ec:4.2.1.9 yellow
ec:2.6.1.66 yellow
ec:2.6.1.42 yellow
ec:1.4.1.9 yellow
ec:1.1.1.86 yellow
ec:5.4.99.3 yellow
ec:2.2.1.6 yellow
ec:1.2.4.1 yellow

В результате получена карта "Биосинтез валина, лейцина и изолейцина", ниже приведен ее фрагмент, иллюстрирующий процесс биосинтеза валина из пирувата:

3.)Исследование выбранного метаболического пути.

Возможный путь превращения пирувата в валин:

Этап	Ферментативная реакция	Фермент
1	2-(alpha-Hydroxyethyl)thiamine diphosphate + CO2 <=> Thiamin diphosphate + Pyruvate	EC 1.2.4.1, 2.2.1.6
2	(S)-2-Acetolactate + Thiamin diphosphate <=> 2-(alpha-Hydroxyethyl)thiamine diphosphate + Pyruvate	EC 2.2.1.6
3	(S)-2-Acetolactate <=> 3-Hydroxy-3-methyl-2-oxobutanoic acid	EC 1.1.1.86, 5.4.99.3
4	(R)-2,3-Dihydroxy-3-methylbutanoate + NADP+ <=>3-Hydroxy-3-methyl-2-oxobutanoic acid + NADPH	EC 1.1.1.86
5	(R)-2,3-Dihydroxy-3-methylbutanoate <=> 3-Methyl-2-oxobutanoic acid+ H2O	EC 4.2.1.9
6 а	L-Valine + Pyruvate <=> 3-Methyl-2-oxobutanoic acid + L-Alanine	EC 2.6.1.66
6 б	L-Valine + 2-Oxoglutarate <=> 3-Methyl-2-oxobutanoic acid + L-Glutamate	EC 2.6.1.42
6 с	L-Valine + H2O + NAD+ <=> 3-Methyl-2-oxobutanoic acid + NH3 + NADH	EC 1.4.1.9

Обсуждение
По приведенным выше реакциям можно составить приблизительную картину синтеза валина из пирувата:

Видно, что получается цепочка реакций. Задействовано всего 7 различных ферментов, причем фермент 2.2.1.6 (ацетолактаза синтаза) катализирует 1ый и 2ой этапы, а фермент 1.1.1.86 ( редуктоизомераза кетокислот) катализирует 3ий и 4ый этапы.

Выбранный путь метаболизма у различных организмов

Организм	Возможен ли биосинтез валина из пирувата по данным KEGG ?	Краткое обоснование
Homo sapiens	нет	из 6 необходимых ферментов только для 3 наден ген (1.2.4.1, 2.2.1.6 и 2.6.1.42)
Escherichia coli	да	известны гены всех необходимых ферментов, причем возможен как путь 6 a, так и 6 б
Pseudomonas aeruginosa PAO1	да	известны гены всех необходимых ферментов, причем возможен как путь 6 б, так и 6 с
Methanococcus janaschii	нет	из 6 необходимых ферментов только для 1 наден ген (2.2.1.6, катализирует 1ый и 2ой этап)

Таким образом, по данным KEGG, биосинтез валина из пирувата возможен у Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa PAO1, невозможен у Homo sapiens и Methanococcus janaschii.
Валин у человека относится к 8 незаменимым аминокислотам, которые не могут быть синтезированы внутри организма и должны поступать из вне. Поэтому логично, что мы получили отрицательный ответ на вопрос, возможен ли биосинтез валина из пуривата в организме человека. При этом в кишечной палочке и псевдомонаде этот процесс возможен.

Дополнительное задание

Если перевести выбранную карту в режим "Reference map (KO)", некоторые ферменты окажутся выделенными синим, а некоторые останутся белыми. При этом значки выделенных синим ферментов являются гиперссылками на записи БД KEGG ORTHOLOGY (KO). Записи KO соответствуют группам ортологичных генов, которые связаны с ферментативными активностями. Для конкретного метаболического пути есть ссылки на записи для всех ферментов, кроме 5.4.99.3.