Метаболические пути. KEGG.
- Поиск графических формул и идентификаторов аспартата и глицина в KEGG.
- Поиск метаболического пути. Выделение цветом пути превращения заданных веществ.
- Исследование выбранного метаболического пути.
Ссылку на Базу Данных химических соединений и реакций можно найти на главной странице Genome.Net (Биоинформатического Центра Института Химический Исследований Университета Киото). Это раздел LIGAND (Chemical compounds and reactions). Поскольку в задании предлагается изучить метаболические пути превращения аспартата в глицин, то сначала был проведен поиск этих веществ. В поле запроса было сначала введено 'glycine', а потом 'aspartate'. На открывающейся странице из предложенных вариантов нужно выбрать нужный.
Внизу приведены графические формулы с идентификаторами, а также английские и русские названия веществ.
|
|
Перейдя по ссылке 'Table of Contents', далее выбираем программу для раскрашивания объектов на метаболических картах (Color objects in pathways).
В поле запроса были введены найденные идентификаторы соединений с указанием отобразить эти вещества на карте красным цветом. В появившемся списке была выбрана та карта, где были указаны оба идентификатора. Далее на этой карте рассматривалась одна из цепочек ферментативных реакций превращения аспартата в глицин, причем так, чтобы она соответствовала кратчайшему пути. С помощью приведенного ниже запроса ферменты, участвующие в выбранной цепочке, были выделены желтым цветом.
C00049 red
C00037 red
ec:2.7.2.4 yellow
ec:1.2.1.11 yellow
ec:1.1.1.3 yellow
ec:2.7.1.39 yellow
ec:4.2.3.1 yellow
ec:4.1.2.5 yellow
|
|
Схема цепочки химических реакций превращения аспартата в глицин (фрагмент метаболической
карты, соответствующий кратчайшему пути).
|
Переведя карту в режим 'Reference pathway (Reaction)', можно получить доступ к реакциям. Общее число этапов в этой цепочке равно 6. Однако мы ограничимся тремя этапами, которые приведены в таблице ниже. Здесь важно обратить внимание на то, что по стандартной форме записи, которая принята для ферментативных реакций, в записях ставятся двойные стрелки (хотя это вовсе не означает, что эти реакции действительно обратимы). Из этого же следует, что некоторые записи реакций (см. таблицу) следует "читать" справа-налево.
| Этап | Ферментативная реакция | Фермент |
| 1 | ATP + L-Aspartate <=> ADP + 4-Phospho-L-aspartate | EC 2.7.2.4 |
| 2 | L-Aspartate 4-semialdehyde + Orthophosphate + NADP+ <=> 4-Phospho-L-aspartate + NADPH + H+ | EC 1.2.1.11 |
| 3 | L-Homoserine + NAD+ <=> L-Aspartate 4-semialdehyde + NADH + H+ L-Homoserine + NADP+ <=> L-Aspartate 4-semialdehyde + NADPH + H+ |
EC 1.1.1.3 |
Теперь решим следующую задачу: составим интересующий нас список организмов и определим, возможна ли у них данная цепочка реакций. Результаты представлены в таблице.
| Организм | Возможна ли цепочка по данным KEGG? | Краткое обоснование |
| Homo sapiens | Нет | Отсутствуют все необходимые ферменты |
| Echerichia coli K12 | Да | Присутствуют все необходимые ферменты |
| Pseudomonas aeruginosa | Да | Присутствуют все необходимые ферменты |
| Methanococcus janaschii | Нет | Отсутствуют ферменты, катализирующие 1, 2, 6 этапы (EC 2.7.2.4; EC 1.2.1.11; EC 4.1.2.5) |
Судя по результатам, в Echerichia coli K12 и Pseudomonas aeruginosa данная цепочка возможна, хотя это, конечно, не означает, что именно этот путь является преобладающим. Невозможность синтеза глицина из аспартата в организме человека не должна, на мой взгяд, казаться удивительной. В принципе, глицин не относится к незаменимым аминокислотам, которые должны поступать с пищей, и может синтезироваться в организме, например, опять же по данным KEGG, из серина в присутствии фермента серин гидроксиметилтрансферазы. Эта же самая реакция возможна в архее Methanococcus janaschii. Однако сложно сказать, каков же реальный предшественник глицина в этих организмах.