Классификация функций. Коды ферментов.

• Значение кода фермента

  Заданный код фермента - 2.4.2.14

  На главной странице сайта IUPAC (lNTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY) я выбрала раздел, посвященный химической номенклатуре. В этом разделе я нашла гиперссылку на страницу совместной комиссии IUBMB-IUPAC по биохимической номенклатуре (JCBN). На открывшейся странице я нашла ссылку на номенклатуру ферментов. Описание каждого класса ферментов содержит "Введение", из котороого я брала информацию, изложенную ниже.

  • 2 - Заданный фермент является трансферазой.

    Трансферазы - ферменты, переносящие группу, например, группу метила или гликозильную группу, от одного вещества (в общем случае донора) к другому (в обще м случае акцептору). Классификация основана на схеме 'донор:акцептор переносимая группа'. Принятые названия обычно формируются как 'акцепторная переносимая группа' или 'донорная переносимая группа'. Во многих случаях, донором является кофактор (кофермент), имеющий группу, которая будет перенесена.

  • 2.4 - Заданный фермент является гликозилтрансферазой.

    К этому классу принадлежат все ферменты, переносящие гликозильную группы. Некоторые из этих ферментов также катализируют гидролиз, который может быть рассмотрен как передача гликозильной группы от донора к воде. Кроме того, неорганический фосфат может служить как акцептор в случае реакции, катализируемой фосфорилазами; фосфорилирование гликогена рассматривается как передача одного сахарного остатка от гликогена фосфату. Однако, более общий случай - передача сахара от олигосахарида или высокоэнергетического компонента к другой молекуле углевода-акцептора.

  • 2.4.2 - Заданный фермент является пентозилтрансферазой.
  • 2.4.2.14 - Заданный фермент является амидофосфорибозилтранферазой

    Реакция: 5-phospho-B-D-ribosylamine + diphosphate + L-glutamate = L-glutamine + 5-phospho-a-D-ribose 1-diphosphate + H2O

    Другие названия: phosphoribosyldiphosphate 5-amidotransferase; glutamine phosphoribosyldiphosphate amidotransferase; a-5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate amidotransferase; 5'-phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase; 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate amidotransferase; 5-phosphororibosyl-1-pyrophosphate amidotransferase; glutamine 5-phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase; glutamine ribosylpyrophosphate 5-phosphate amidotransferase; phosphoribose pyrophosphate amidotransferase; phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferase; phosphoribosylpyrophosphate glutamyl amidotransferase

    Систематическое название: 5-phosphoribosylamine:diphosphate phospho-a-D-ribosyltransferase (glutamate-amidating)

    Ссылки на другие базы данных: BRENDA, EXPASY, KEGG, ERGO, PDB, CAS registry number: 9031-82-7

    Статьи:

    1. Caskey, C.T., Ashton, D.M. and Wyngaarden, J.B. The enzymology of feedback inhibition of glutamine phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase by purine ribonucleotides. J. Biol. Chem. 239 (1964) 2570-2579.

    2. Hartman, S.C. and Buchanan, J.M. Biosynthesis of the purines. XXI. 5-Phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase. J. Biol. Chem. 233 (1958) 451-455.

• Сравнение последовательностей ферментов с одинаковым кодом из эволюционно далеких организмов

  Я провела поиск ферментов с заданным кодом 2.4.2.14 в Uniprot из трех организмов: кишечной палочки Escherichia coli K-12, археи Methanococcus jannaschii и человека. Для поиска я ввела такой запрос, при котором учитывалось, что для данных организмов приняты короткие имена, оканчивающиеся на "_Ecoli", "_Human", "_Metja":

  ([uniprot-ECNumber:2.4.2.14] & (([uniprot-ID:*_ECOLI] | [uniprot-ID:*_HUMAN]) | [uniprot-ID:*_METJA]))

  Предварительно мы сняли опцию "use wilcard". В результате мы получили три находки, по одной на каждый организм.
  С помощью SW_InterProMatches мы получили домены найденных белков. Ниже в таблицу внесена информация относительно доменов Pfam:

  	UniProt ID	UniProt AC	Имя гена	Первый домен		Второй домен
  				Идентификатор Pfam	Положение в последовательности	Идентификатор Pfam	Положение в последовательности
  1	PUR1_ECOLI	P0AG16	PURF	PF00310	1-210	PF00156	263-416
  2	PUR1_HUMAN	Q06203	PPAT	PF00310	12-236	PF00156	291-439
  3	PUR1_METJA	Q57657	PURF	PF00310	1-198	PF00156	262-407

  Не сложно заметить, что во всех трех белках встретились одинаковые домены. Различаются лишь координаты положения их в последовательности, но и они варьируюся не сильно.

  С помощью встроенной в SRS программы NeedleP в меню Launch analysis tool мы выравняли гомологичные домены. При выравнивании мы указывали в специальных окошках начало и конец доменов. При поиске мы оставили матрицу EBLOSUM62 и штраф за открытие гэпа - 10,0, штраф за каждый последующий гэп после открытого (за продолжение гэпа) - 0,5, стоящие по умолчанию. В результате мы получили следующие выравнивания:

  PF00310(PUR1_ECOLI) - PF00310(PUR1_HUMAN)
  
  Length: 238
  Identity:      86/238 (36.1%)
  Similarity:   127/238 (53.4%)
  Gaps:          41/238 (17.2%)
  Score: 311.0
  
  PUR1_ECOLI         1 MCGIVG--IAGVMPVNQSIYDALTV----LQHRGQDAAGIITIDANN--C     42
                        ||:.|  .:|..|....:...:|:    ||||||::|||:|.|.::  .
  PUR1_HUMAN         1 -CGVFGCIASGEWPTQLDVPHVITLGLVGLQHRGQESAGIVTSDGSSVPT     49
  
  PUR1_ECOLI        43 FRLRKANGLVSDVFEARHMQRLQ-GNMGIGHVRYPTAGSSSASEAQPFYV     91
                       |:..|..|||:.||...::::|. .|:||||.||.|.|.......|||.|
  PUR1_HUMAN        50 FKSHKGMGLVNHVFTEDNLKKLYVSNLGIGHTRYATTGKCELENCQPFVV     99
  
  PUR1_ECOLI        92 NSPYG-ITLAHNGNLTNAHELRKKLFEEKRRH---INTTSDSEILLNIFA    137
                       .:.:| |.:||||.|.||..|||||.    ||   ::|:||||::..:.|
  PUR1_HUMAN       100 ETLHGKIAVAHNGELVNAARLRKKLL----RHGIGLSTSSDSEMITQLLA    145
  
  PUR1_ECOLI       138 SELDNFRHY--PLEADNIFAAIAATNRLIRGAYACVAMIIGHGMV--AFR    183
                               |  |.|.|:....:|....|::.|....:::|.|..|  |.|
  PUR1_HUMAN       146 --------YTPPQEQDDTPDWVARIKNLMKEAPTAYSLLIMHRDVIYAVR    187
  
  PUR1_ECOLI       184 DPNGIRPLVLGK----RDIDE-----NRTE-YMVASE-    210
                       ||.|.|||.:|:    .||::     :.|| ::|:|| 
  PUR1_HUMAN       188 DPYGNRPLCIGRLIPVSDINDKEKKTSETEGWVVSSES    225
  
  
  PF00156(PUR1_ECOLI) - PF00156(PUR1_HUMAN)
  
  Length: 155
  Identity:      62/155 (40.0%)
  Similarity:    93/155 (60.0%)
  Gaps:           7/155 ( 4.5%)
  Score: 284.5
  
  PUR1_ECOLI         1 PDSFIDKISVYSARVNMGTKLGEKIAREWEDLDIDVVIPIPETSCDIALE     50
                        ||..:...||:.|.    :.|:::|.| ..:|.|:|..:||::...||.
  PUR1_HUMAN         1 -DSMFEDQMVYTVRY----RCGQQLAIE-APVDADLVSTVPESATPAALA     44
  
  PUR1_ECOLI        51 IARILGKPYRQGFVKNRYVGRTFIMPGQQLRRKSVRRKLNANRAEFRDKN    100
                       .|...|.||.:...||||||||||.|..:||:..|.:|.......|:.|.
  PUR1_HUMAN        45 YAGKCGLPYVEVLCKNRYVGRTFIQPNMRLRQLGVAKKFGVLSDNFKGKR     94
  
  PUR1_ECOLI       101 VLLVDDSIVRGTTSEQIIEMAREAGAKKVYLASAAPEIRFPNVYGIDMPS    150
                       ::|||||||||.|...||::.:|:|||:|::..|:|.|::|...||::|:
  PUR1_HUMAN        95 IVLVDDSIVRGNTISPIIKLLKESGAKEVHIRVASPPIKYPCFMGINIPT    144
  
  PUR1_ECOLI       151 ATEL-    154
                       ..|| 
  PUR1_HUMAN       145 KEELI    149
  

  Но к величайшему сожалению в этот момент SRS перестал работать. Поэтому вторую половину работы пришлось доделывать с помощью сервера kodomo.

  С помощью программы

  extractseq sw:XXXXXX outputfile.fasta -regions 'n1-n2'

  получаем последовательности нужных доменов (программа сама вырезает участок с n1 по n2 аминокислотный остаток). Для получения информации о попарной идентичности можно использовать скрипт составленный из нескольких запусков программы needle:

  needle  11.fasta 21.fasta 11-21.needle -auto 
  needle  21.fasta 31.fasta 21-31.needle -auto 
  needle  11.fasta 31.fasta 11-31.needle -auto 
  needle  12.fasta 22.fasta 12-22.needle -auto
  needle  22.fasta 32.fasta 22-32.needle -auto 
  needle  12.fasta 32.fasta 12-32.needle -auto 
  

  Остальные выравнивания:

  PF00310(PUR1_ECOLI) - PF00310(PUR1_METJA)
  
  Length: 214                  
  Identity:      88/214 (41.1%)
  Similarity:   121/214 (56.5%)
  Gaps:          20/214 ( 9.3%)
  Score: 349.5                 
  
  PUR1_ECOLI         1 MCGIVGIAGVMPVN--QSIYDALTVLQHRGQDAAGIITIDANNCFRLRKA     48
                       ||||.||.....:|  :.||..|..||||||:.|||.|.|..| ....|.       
  PUR1_METJA         1 MCGIFGIYSYERLNVAKKIYYGLFALQHRGQEGAGIATSDGKN-IHYYKN     49
                                                                                
  PUR1_ECOLI        49 NGLVSDVFEARHMQRLQGNMGIGHVRYPTAGSSSASEAQPFYVNSPYG-I     97
                       .|||:|||:...:|.|.|.:|||||||.|.|..:....|||.|.|.:| |       
  PUR1_METJA        50 IGLVTDVFKNETLQNLFGYIGIGHVRYSTTGGKAVENCQPFVVKSSFGNI     99
                                                                                
  PUR1_ECOLI        98 TLAHNGNLTNAHELRKKLFEEKRRHINTTS-DSEILLNIFASELDNFRHY    146
                       .:||||:|.|:.|||::|  |.:.||.|:| |||::..:...||             
  PUR1_METJA       100 AIAHNGDLVNSDELRREL--EMKGHIFTSSTDSEVIAQLLVREL------    141
                                                                                
  PUR1_ECOLI       147 PLEADNIFAAIAATNRLIRGAYACVAMIIGHGMVAFRDPNGIRPLVLGKR    196
                        |:..:...||..|.:.:.|||:.:.| ....::|.|||.|.:||.:|:        
  PUR1_METJA       142 -LKTSDKIEAIKNTLKKLVGAYSLLIM-FNDSLIAVRDPWGFKPLCIGR-    188
                                                                                
  PUR1_ECOLI       197 DIDENRTEYMVASE    210                                    
                         ||  :...::||                                           
  PUR1_METJA       189 --DE--SNIYISSE    198                                    
  
  
  PF00156(PUR1_ECOLI) - PF00156(PUR1_METJA)
  
  Length: 157                  
  Identity:      74/157 (47.1%)
  Similarity:    97/157 (61.8%)
  Gaps:          14/157 ( 8.9%)
  Score: 341.5                 
  
  PUR1_ECOLI         1 ---PDSFIDKISVYSARVNMGTKLGEKIAREWEDLDIDVVIPIPETSCDI     47
                          |||.||.||||..|    .::|:.:|:| ..:|.|||.|||::....       
  PUR1_METJA         1 FARPDSTIDGISVYKVR----KRIGKILAKE-HPVDADVVSPIPDSGVTF     45
                                                                                
  PUR1_ECOLI        48 ALEIARILGKPYRQGFVKNRYVGRTFIMPGQQLRRKSVRRKLNANRAEFR     97
                       ||..:...|.||.:|.:||||||||||:|.|..|..:||.||:..::...       
  PUR1_METJA        46 ALGFSEESGIPYYEGLIKNRYVGRTFILPSQNERELAVRLKLSPVKSVLE     95
                                                                                
  PUR1_ECOLI        98 DKNVLLVDDSIVRGTTSEQIIEMAREAGAKKVYLASAAPEIRFPNVYGID    147
                       .|.|:||||||||||||.:|:.|.|:||||:|:|....|:|..|..||||       
  PUR1_METJA        96 GKRVVLVDDSIVRGTTSRRIVNMVRKAGAKEVHLRIGCPKIISPCYYGID    145
                                                                                
  PUR1_ECOLI       148 MPSATEL    154                                           
                       |                                                        
  PUR1_METJA       146 M------    146                                           
  
  
  PF00310(PUR1_HUMAN) - PF00310(PUR1_METJA)
  
  Length: 226                  
  Identity:     103/226 (45.6%)
  Similarity:   137/226 (60.6%)
  Gaps:          29/226 (12.8%)
  Score: 442.5                 
  
  PUR1_HUMAN         1 -CGVFGCIASGEWPTQLDVPHVITLGLVGLQHRGQESAGIVTSDGSSVPT     49
                        ||:|| |.|.|   :|:|...|..||..|||||||.|||.||||.::..       
  PUR1_METJA         1 MCGIFG-IYSYE---RLNVAKKIYYGLFALQHRGQEGAGIATSDGKNIHY     46
                                                                                
  PUR1_HUMAN        50 FKSHKGMGLVNHVFTEDNLKKLYVSNLGIGHTRYATTGKCELENCQPFVV     99
                       :|:   :|||..||..:.|:.|: ..:||||.||:|||...:||||||||       
  PUR1_METJA        47 YKN---IGLVTDVFKNETLQNLF-GYIGIGHVRYSTTGGKAVENCQPFVV     92
                                                                                
  PUR1_HUMAN       100 ETLHGKIAVAHNGELVNAARLRKKLLRHGIGLSTSSDSEMITQLLAYTPP    149
                       ::..|.||:||||:|||:..||::|...|...::|:|||:|.|||.           
  PUR1_METJA        93 KSSFGNIAIAHNGDLVNSDELRRELEMKGHIFTSSTDSEVIAQLLV----    138
                                                                                
  PUR1_HUMAN       150 QEQDDTPDWVARIKNLMKEAPTAYSLLIMHRDVIYAVRDPYGNRPLCIGR    199
                       :|...|.|.:..|||.:|:...|||||||..|.:.|||||:|.:||||||       
  PUR1_METJA       139 RELLKTSDKIEAIKNTLKKLVGAYSLLIMFNDSLIAVRDPWGFKPLCIGR    188
                                                                                
  PUR1_HUMAN       200 LIPVSDINDKEKKTSETEGWVVSSES    225                        
                                      :.....:|||                                
  PUR1_METJA       189 ---------------DESNIYISSE-    198                        
  
  
  PF00156(PUR1_HUMAN) - PF00156(PUR1_METJA)
  
  Length: 153                  
  Identity:      70/153 (45.8%)
  Similarity:    95/153 (62.1%)
  Gaps:          11/153 ( 7.2%)
  Score: 349.0                 
  
  PUR1_HUMAN         1 ----DSMFEDQMVYTVRYRCGQQLAIEAPVDADLVSTVPESATPAALAYA     46
                           ||..:...||.||.|.|:.||.|.|||||:||.:|:|....||.::       
  PUR1_METJA         1 FARPDSTIDGISVYKVRKRIGKILAKEHPVDADVVSPIPDSGVTFALGFS     50
                                                                                
  PUR1_HUMAN        47 GKCGLPYVEVLCKNRYVGRTFIQPNMRLRQLGVAKKFGVLSDNFKGKRIV     96
                       .:.|:||.|.|.||||||||||.|:...|:|.|..|...:....:|||:|       
  PUR1_METJA        51 EESGIPYYEGLIKNRYVGRTFILPSQNERELAVRLKLSPVKSVLEGKRVV    100
                                                                                
  PUR1_HUMAN        97 LVDDSIVRGNTISPIIKLLKESGAKEVHIRVASPPIKYPCFMGINIPTKE    146
                       |||||||||.|...|:.:::::||||||:|:..|.|..||:.||::           
  PUR1_METJA       101 LVDDSIVRGTTSRRIVNMVRKAGAKEVHLRIGCPKIISPCYYGIDM----    146
                                                                                
  PUR1_HUMAN       147 ELI    149                                               
                                                                                
  PUR1_METJA       146 ---    146                                               
  

  Таблица, отражающая попарное сходство доменов:

  Домены	Identity
  PF00310(PUR1_ECOLI) - PF00310(PUR1_HUMAN)	86/238 (36.1%)
  PF00156(PUR1_ECOLI) - PF00156(PUR1_HUMAN)	62/155 (40.0%)
  PF00310(PUR1_ECOLI) - PF00310(PUR1_METJA)	88/214 (41.1%)
  PF00156(PUR1_ECOLI) - PF00156(PUR1_METJA)	74/157 (47.1%)
  PF00310(PUR1_HUMAN) - PF00310(PUR1_METJA)	103/226 (45.6%)
  PF00156(PUR1_HUMAN) - PF00156(PUR1_METJA)	70/153 (45.8%)

  Проценты идентичности для таких далеких организмов как кишечная палочка, архея и человек велики. Такая консервативность домена, по всей видимости, обусловлена важностью синтеза пуринов.