Ферменты

Расшифровка ферментативного кода

Для работы мне был предоставлен код фермента 3.2.1.1. Запись о коде фермента в общем случае выглядит следующим образом: EC A.B.C.D где буквами A B C и D обозначены позиции на которых должны стоять цифры (иногда вместо букв ставят прочерки или оставляют только цифры). Цифры указывают на принадлежность фермента к какому-либо классу ферментов, причем каждая последующая цифра конкретизирует эту принадлежность, задавая подклас класса, указанного предыдущей цифрой. Представлю это на своем примере:

• EC 3.B.C.D - гидролазы (hydrolases)
  Ферменты, катализирующие гидролиз субстрата (или наоборот, отщепление воды).
• EC 3.2.C.D - гликозилазы (glycosylases)
  Ферменты, образующие или расщепляющие связи между сахаридом и другой моллекулой
  
• 3.2.1.D - гликозидазы (glycosydases)
  ферменты, образующие или разрушаюшие гликозидные связи (связи с гликозидным атомом углерода) в сахаридах путем присоединения или отщепления молекулы воды.
• 3.2.1.1 - α-амилазы
  Ферменты, расщепляющие гликозидные связи в амилозе или в полисахаридах между остатками глюкозы. Освобожденные моносахариды имеют альфа форму.

Ответы на дополнительные вопросы:

• IUPAC была основана в 1919 г.
• Международная комиссия по номенклатуре ферментов была основана в 1956 г.
• Последнее незначительное изменениепроизведено 17 Февраля 2006 г. Последний документ с дополнениями утвержден в феврале 2006 г в составе 11 дополнения.

  Использование средств специализированного ресурса Brenda для характеристики фермента EC 3.2.1.1

  1) Схема ферментативной реакции.
  В данном пункте Brenda показала себя не с лучшей стороны: схкмы реакции попросту нет, а есть описание. Фермент катализирует эндогидролиз 1,4-α-D-гликозидных связей в полисахаридах содержащих три или более 1,4-α- соединенных D-глюкозных единиц. Конечно реакцию с участием полимера изобразить трудно, но от этого ее изображение приобретает ценность, так как не всякий человек вспомнит, какому строению полимера отвечают символы 1,4-α-D. Поэтому мне кажется разработчикам ресурса Brenda следует уделить внимание визуализации таких реакций.

  2) Ингибиторами являются ионы переходных металлов и другие полисахариды, например бетта-циклодекстрин

  3) Активатором является, например 3-Phosphoglyceric acid

  4) pH оптимум варьирует очень сильно от организма к организму: от 8.4 до 3 (если не принимать во внимание разные sp. и прочие вызывающие сомнения организмы).

  Сравнение ферментов с кодом EC 3.2.1.1 из эволюционно далеких организмов

  Я произвел поиск ферментов с кодом EC 2.7.6.1 в протеомах человека, кишечной палочки Escherichia coli K-12 и археи Methanococcus jannaschii в базе данных SwissProt с помощью SRS следующей строкой запроса:
  ([swissprot-ECNumber:3.2.1.1] & (([swissprot-EntryName:*_human] | [swissprot-EntryName:*_ecoli]) | [swissprot-EntryName:*_Metja]))

  Найденные белки и содержащимиеся в них домены (Pfam) представлены в таблице:

  ID белка	Идентификатор Pfam	Положение в последовательности
  AMY1_ECOLI	PF00128	193-631
  AMY2_ECOLI	PF00128	4-402
  AMYA_METJA	PF03065	6-319
  AMYC_HYMAN	PF00128	26-413
  	PF02806	422-510
  AMYP_HUMAN	PF00128	26-413
  	PF02806	422-510
  AMYS_HUMAN	PF00128	26-413
  	PF02806	422-510

  Заметим, что белок AMYA_METJA содержит домен с другим идентификатором Pfam

  Аминокислотные последовательности этих белков я сохранил в файл. Следующий скрипт (строка инициализации: bash script.txt 6_proteins.fasta identity_file) выдает файл - таблицу в HTML формате, представленую ниже. Также генерирует в виде отдельных файлов выравнивания доменов, на которые ссылается таблица. Так как только белки человека имеют Aamy_C домены (PF02806) я сравнивал их только между собой (названия выравниваний имеют окончание _2nd).

  Выравненые домены белков	Identity (%)	Выравнивание
  AMY1_ECOLI-AMYS_HUMAN_1st	18.6	Alignment
  AMY1_ECOLI-AMYP_HUMAN_1st	18.3	Alignment
  AMY1_ECOLI-AMYC_HUMAN_1st	18.7	Alignment
  AMY1_ECOLI-AMYA_METJA_1st	10.0	Alignment
  AMY1_ECOLI-AMY2_ECOLI_1st	20.4	Alignment
  AMY2_ECOLI-AMYS_HUMAN_1st	15.9	Alignment
  AMY2_ECOLI-AMYP_HUMAN_1st	18.6	Alignment
  AMY2_ECOLI-AMYC_HUMAN_1st	15.7	Alignment
  AMY2_ECOLI-AMYA_METJA_1st	16.1	Alignment
  AMYA_METJA-AMYS_HUMAN_1st	13.1	Alignment
  AMYA_METJA-AMYP_HUMAN_1st	13.0	Alignment
  AMYA_METJA-AMYC_HUMAN_1st	13.0	Alignment
  AMYC_HUMAN-AMYS_HUMAN_1st	97.4	Alignment
  AMYC_HUMAN-AMYP_HUMAN_1st	98.7	Alignment
  AMYP_HUMAN-AMYS_HUMAN_1st	96.9	Alignment
  AMYC_HUMAN-AMYS_HUMAN_2nd	97.4	Alignment
  AMYC_HUMAN-AMYP_HUMAN_2nd	98.7	Alignment
  AMYP_HUMAN-AMYS_HUMAN_2nd	96.9	Alignment

  Домены дальних родствеников, как видно из таблицы, имеют очень небольшой процент совпадений. Стоит отметить, что домены белков из одного организма: AMY1_ECOLI и AMY2_ECOLI также имеют маленький процент совпадений. Возможно здесь имеет место конвергенция функций белков.