Метаболические пути. KEGG.

В этом задании нам необходимо посмотреть существует ли заданный фрагмент метаболических путей, а именно - биосинтез аргинина из глутамата.

Поиск графических формул и идентификаторов заданных низкомолекулярных веществ в KEGG.

На страничке Биоинформатического Центра Института Химический Исследований Университета Киото нашли ссылку на БД химических соединений и реакций. Провели поиск по названию вещества (использовались английские определения - glutamate и arginine). Картинки с формулами и идентификаторами приведены ниже.

	L-Глутамат	L-Аргинин
Английское название(+синонимы)	L-Glutamate; L-Glutamic acid; L-Glutaminic acid	L-Arginine; (S)-2-Amino-5-guanidinovaleric acid
Идентификатор	C00025	C00062
Графическое изображение



Кроме этих записей с такимим идентификаторами были и другие, но мы выбрали L-изомеры.

Поиск метаболического пути. Выделение цветом пути превращения заданных веществ.

На главной странице нашли ссылку на таблицу-оглавление ("Table of contents"). В оглавлении нашли программу для раскрашивания объектов на метаболических картах. В поле запроса ввели полученные ранее идентификаторы, указав, что отметим их красным цветом. В результате мы получили список метаболических карт, в некоторых из них были оба вещества, а в некоторых только одно из них, мы выбрали для рассмотрения одну из четырех метаболических карт, в которой участвовали оба вещества. Посмотрели карту - оба вещества были отмечены красным.

Для заданного превращения (биосинтез аргинина из глутамата) нашли цепочку ферментативных реакций, в которой при помощи 5 стадий получалось то, что надо (выбирался кратчайший путь). Ферменты отметили желтым цветом. Вот файл в коттором содержится текст запроса по образцу, приведенному на страничке. В результате такого запроса получили изображение ферментативного пути (здесь приводится только участок этого пути, который относится к данному синтезу). Ниже приведено изображение этого участка:



Метаболизм Аргинина и Пролина (Arginine and Proline Metabolism)







1. Исследование выбранного метаболического пути

• Предложенный синтез проходит в 5 этапов. Опишем, как требовалось в задании, только первые три этапа. Результаты приведены в нижележащей таблице:
  
  

  Возможный путь превращения глутамата в аргинин.

  Этап	Ферментативная реакция	EC фермента
  1	L-Glutamate 5-semialdehyde + NAD+ + H2O <=> L-Glutamate + NADH + H+	1.5.1.12
  2	L-Ornithine + 2-Oxoglutarate <=> L-Glutamate 5-semialdehyde + L-Glutamate	2.6.1.13
  3	Carbamoyl phosphate + L-Ornithine <=> Orthophosphate + L-Citrulline	2.1.3.3

  
  
  Жирным шрифтом отмечены стадии получившейся цепочки реакций, можно отметить что приведенные реакции зачастую обратимы, и для получения нормальной цепочки нам следует игногда переворачивать реацию слева направо.

  Определили, возможна ли выбранная цепочка реакций у конкретных организмов, заполнив следующую таблицу:

  Организм	Возможно ли превращения глутамата в аргинин по данным KEGG ? (Да/нет)	Краткое обоснование
Homo sapiens	да	Для всех реакций существуют белки осуществляющие данные ферментативные реакции
Escherichia coli	нет	Пропущен второй этап превращений (для него не найдено белка, выполняющего данное превращение)
Pseudomonas aeruginosa PAO1	да	пропущен тот же фермент, что и кишечной палочке, но существует альтернативный путь протекания синтеза, для которого все белки известны,хотя он и длиннее на 1 этап
Methanococcus janaschii	нет	нет,или не открыто ни одного белка с данными ферментативными свойствами

  Наибольшее удивление вызывает практические неокрашенная карта для архей, это может быть связано с тем, что данные ферменты или ферментативные пути малоизучены,либо же с тем, что это организмы значительно отличающиеся от других по биохимическим признакам.

  ---

  ©Метелев Михаил