Учебный сайт Люды Андреевой
Код фермента ACEA_ECOLI
На странице БД UNIPROT, посвященной ферменту ACEA_ECOLI, был найден его код EC.
EC: 4.1.3.1
Расшифровка была получена с помощью БД IUBMB.
EC 4. Lyases [лиазы]
Ферменты, катализирующие реакции негидролитического разрыва химических связей (С-О, С-С, С-N и др.) и двойных связей.
EC 4.1 Carbon-Carbon Lyases [углерод-углеродные лиазы]
Негидролитически разрывают С-С связи.
EC 4.1.3 Oxo-Acid-Lyases [лиазы оксокислот]
Расщепляют С-С связи в оксокислотах.
EC 4.1.3.1 isocitrate lyase [изоцитрат лиаза]
Катализирует обратимое расщепление изолимонной кислоты до глиоксиловой и янтарной.
Фермент изоцитрат лиаза ACEA_ECOLI катализирует реакцию:
Isocitrate = succinate + glyoxylate
2 CH3-CO-S-CoA + 2 H2O + NAD+ = -OOC-CH2-CH2-COO- + 2 HS-CoA + NADH + 3 H+
Графическое изображение катализируемой реакции представлено ниже:
Фермент отвечает за ключевые стадии глиоксилатного цикла; может быть включен в
ассимиляцию соединений с одним атомом углерода посредством изоцитратлиазного серинового
метаболического пути.
Метаболические пути фермента ACEA_ECOLI
В документе UNIPROT
с описанием белка было найдено имя локуса его гена: b4015.
В БД KEGG был найден ген,
принадлежащий Escherichia coli K12, по названию его локуса.
Поле Pathway указывает на два метаболических пути, в которых исследуемый белок принимает участие:
ID: eco00630
Glyoxylate and dicarboxylate metabolism [метаболизм глиоксилата и дикарбоксилата]
карта пути
ID: eco01100
Metabolic pathways [метаболические пути]
Структурные формулы треонина и изолейцина
Структурные формулы заданных веществ были найдены в БД KEGG LIGAND.
L-Threonine [L-треонин]
ID: C00188
L-Isoleucine [L-изолейцин]
ID: C00407
Поиск метаболического пути
В KEGG PATHWAY Database
найдем путь между L-треонином и L-изолейцином, уже описывавшихся ранее. Этот путь
был выбран из-за наименьшего количества промежуточных стадий.
Выбранная цепочка ферментативных реакций:
путь: Valine, leucine and isoleucine biosynthesis [биосинтез
валина, лейцина и изолейцина]
Цепочка: L-треонин -> L-изолейцин
Превращение L-треонина в L-изолейцин происзодит в шесть стадий. Метаболический путь отмечен
на карте.
Красным обозначен L-треонин, зеленым - L-изолейцин, голубым - промежуточные продукты и связи между ними.
Любопытно, что превращение возможно только в одну сторону, однако 3 промежуточных продукта
связаны между собой обратимыми превращениями.
Идентификаторы промежуточных соединений:
С00109
С06006
С14463
С06007
С00671
Сравните метаболические пути у разных организмов
Полученную в предыдущем задании карту будем переводить в режим разных организмов, чтобы обнаружить,
закодированы ли в них ферменты, найденные на общей карте.
Результаты сведены в таблицу:
Возможность цепочки ферментативных реакций в разных организмах с известными полными геномами.
| Организм |
Возможна ли цепочка реакций
(да/нет/неизвестно) |
Обоснование |
| Escherichia coli K-12 MG1655
|
да
карта |
Присутствует большинство ферментов, задействованных в цепочке.
Не закодирован 5.4.99.3, однако данная стадия может катализироваться другим ферментом. |
| Archaeoglobus fulgidus |
нет
карта |
Отсутствует первый фермент цепочки - 4.3.1.19,- катализирующий
первую стадию - образование 2-оксобутаната из треонина. |
| Arabidopsis thaliana |
да
карта |
Закодировано большинство белков цепочки. Отсутствуют два фермента, но катализируемые ими процессы проводятся другими
белками. |
| Homo sapiens |
нет
карта |
Из всех белков цепочки закодирован только один (2.6.1.42), катализирующий
последнюю стадию. |
Любопытно, что данный метаболический путь может осуществляться в кишечной палочке и растении
Arabidopsis thaliana, в то время как в архее Archaeoglobus fulgidus и человеке он не может
реализоваться. Вероятно, у человеческого организма есть больше возможностей получить изолейцин
из внешней среды, чего не скажешь о растении и бактерии. Невозможность данного пути в археях
может быть связана с особенностями их метаболизма, не похожего на остальные организмы.
Сравнение ферментов из далеких организмов
В поиске SRS будем искать фермент 1.4.1.21 человека и археи Archaeoglobus fulgidus. Это NAD-зависимая дегидрогеназа аспартата (по данным IUBMB), катализирующая реакцию:
L-aspartate + H2O + NAD(P)+ = oxaloacetate + NH3 + NAD(P)H + H+
Запрос:
([uniprot-ECNumber:1.4.1.21] & ([uniprot-ID:*_HUMAN] | [uniprot-ID:*_ARCFU]))
Найдено 2 белка: однин человеческий, другой - из археи:
ASPD_HUMAN
ASPD_ARCFU
При поиске в SRS необходимо снять галочку с Use wildcards, в противном случае будет проводиться
поиск белков с EC 1.4.1.210, 1.4.1.212 и т.д.
Доменная структура найденных белков по PFAM:
ASPD_ARCFU 
ASPD_HUMAN 
Доменные структуры очень похожи.
Будем искать ортологов для белка археи в эукариотах, для человеческого - из архей.
В БД Uniprot найдем имена локусов данных генов и
составим запрос в KEGG: afu:AF1838 для ASPD_ARCFU и hsa:554235 для ASPD_HUMAN.
ASPD_ARCFU
Лучший ортологический ген из эукариот - Mpal_2777,
аспартатдегидрогеназа из организма
Candidatus Methanosphaerula palustris E1-9c.
Длина выравнивания: 255
Процент совпадений: 46,6%
ASPD_HUMAN
Лучший ортологический ген из эукариот - 468963 (имя гена - ASPDH),
аспартатдегидрогеназа из организма Pan troglodytes (шимпанзе).
Длина выравнивания: 178
Процент совпадений: 98,9%
Таким образом, эукариотический ортолог белка менее сходен с ASPD_ARCFU, чем ортолог из архей
с исходным ASPD_HUMAN. Вероятно, из-за большого количества архей как таковых, найти среди
их белков лучшего ортолога легче.
©Andreeva_2010
