Зачетное задание по блоку 1 II семестра. Белок NadB_Ecoli.

Зачетное задание по блоку 1 II семестра.
Белок NadB_Ecoli.
И.Поверенная, студентка 1 курса
Рекомендуемое название белка, данного мне на изучение, - L-аспартат оксидаза
(L-aspartate oxidase). Также используются краткое название LASPO и альтернативное название
хинолинат синтетаза B (Quinolinate synthetase B).
Третичная структура белка NadB_Ecoli. Изображение экспортировано из RasMol.
Общая информация.
L-аспартат оксидаза - фермент, катализирующий окисление L-аспартата в
иминоаспартат при синтезе пиридина. Вследствие его каталитической активности
происходит реакция:
L-аспартат + H2O + O2 = оксалоацетат + NH3 + H2O2.
У фермента есть кофактор - ФАД (флавинадениндинуклеотид); белок участвует в его
биосинтезе. Также L-аспартат оксидаза принимает участие в таких процессах как: биосинтез
NAD+ и получение иминоаспартата из L-аспартата .
NadB_Ecoli принадлежит к семейству ФАД-зависимая оксидоредуктаза 2, подсемейству Nadb.
Белок находится в цитоплазме клетки бактерии Escherichia coli (штамм K12), список таксонов
которой приведен далее: Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales;
Enterobacteriaceae; Escherichia.
Состав и структура белка.
Аминокислотная последовательность белка в fasta-формате:
>NADB_ECOLI Quinolinate synthase, L-aspartate oxidase (B protein) subunit
MNTLPEHSCDVLIIGSGAAGLSLALRLADQHQVIVLSKGPVTEGSTFYAQGGIAAVFDET
DSIDSHVEDTLIAGAGICDRHAVEFVASNARSCVQWLIDQGVLFDTHIQPNGEESYHLTR
EGGHSHRRILHAADATGREVETTLVSKALNHPNIRVLERSNAVDLIVSDKIGLPGTRRVV
GAWVWNRNKETVETCHAKAVVLATGGASKVYQYTTNPDISSGDGIAMAWRAGCRVANLEF
NQFHPTALYHPQARNFLLTEALRGEGAYLKRPDGTRFMPDFDERGELAPRDIVARAIDHE
MKRLGADCMFLDISHKPADFIRQHFPMIYEKLLGLGIDLTQEPVPIVPAAHYTCGGVMVD
DHGRTDVEGLYAIGEVSYTGLHGANRMASNSLLECLVYGWSAAEDITRRMPYAHDISTLP
PWDESRVENPDERVVIQHNWHELRLFMWDYVGIVRTTKRLERALRRITMLQQEIDEYYAH
FRVSNNLLELRNLVQVAELIVRCAMMRKESRGLHFTLDYPELLTHSGPSILSPGNHYINR
Ссылка на последовательность на моем сайте: http://kodomo.cmm.msu.ru/~ipoverennaya/nadb_ecoli.fasta
Либо на сайте UniProt: http://www.uniprot.org/uniprot/P10902.fasta
В белке всего одна цепь A, состоящая из 540 аминокислотных остатков. Ее молекулярная масса
равна 60337 а.е.м.
Белок относится к типу альфа+бета:
в нем 20 альфа-спиралей (на картинке
показаны малиновым цветом),
38 бета-тяжей (желтым цветом) и
55 бета-поворотов (синим цветом).
Таблица их месторасположения в цепи (основана на информации с документа
P10902.txt из банка UniProt - http://www.uniprot.org/uniprot/P10902.txt):
Элемент
начало
конец
Элемент
начало
конец
Фрагмент цепи, неполярно
взаимодействующий с
ФАД
активный центр
12
26
альфа-спираль
217
219
альфа-спираль
223
230
244
244
бета-тяж
241
248
активный центр
263
263
альфа-спираль
260
264
конфликтный участок
160
160
бета-тяж
268
270
конфликтный участок
485
485
альфа-спираль
278
280
бета-тяж
6
8
альфа-спираль
285
287
бета-тяж
10
14
альфа-спираль
290
304
альфа-спираль
18
27
бета-тяж
309
312
бета-поворот
28
30
альфа-спираль
319
324
бета-тяж
33
36
альфа-спираль
326
333
альфа-спираль
60
73
бета-поворот
334
336
бета-поворот
74
76
бета-поворот
339
341
альфа-спираль
80
99
бета-тяж
344
354
альфа-спираль
145
150
бета-тяж
356
358
бета-тяж
154
157
бета-тяж
366
368
бета-тяж
159
167
бета-тяж
370
372
альфа-спираль
168
170
альфа-спираль
374
376
бета-тяж
178
186
бета-тяж
380
382
бета-поворот
187
190
альфа-спираль
390
409
бета-тяж
191
196
альфа-спираль
430
450
бета-тяж
198
202
бета-тяж
451
455
альфа-спираль
208
210
альфа-спираль
457
478
бета-тяж
211
215
альфа-спираль
485
506
Как ясно из таблицы, в белке 2 активных центра (244 и 263 аминокислотные остатки).
Потенциально неполярное взаимодействие с флавинадениндинуклеотидом происходит на
участке цепи 12-26.
Также в белке есть 2 конфликтных участка: 160, где серин может быть замененным на треонин,
и 485 - аспарагин на аспарагиновую кислоту соответственно.
Белок содержит следующие низкомолекулярные вещества:
ID
Название
Формула
Число копий
Комментарии
NA
Sodium ion
Na1+
1
ион натрия
FAD
Flavin-adenine
dinucleotide
C27H33N9O15P2
1
флавинадениндинуклеотид
SIN
succunic acid
C4H6O4
1
янтарная кислота
HOH
water
H2 O
20
вода
Немного истории:
Белок был исследован с помощью рентгеновского излучения.
Впервые документ P10902.txt из банка UniProt, содержащий информацию о моем белке был
создан 1.07.1989. С тех пор это описание претерпело некоторые изменения (историю изменений
можно увидеть здесь: http://www.uniprot.org/uniprot/P10902?version=*), и на данный момент
существует 99 версия документа (от 3.03.2009).
Источники информации:
1.RSBM Protein Data Bank – a resource for studying biological macromolecules.
: http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1KNP
http://www.rcsb.org/pdb/explore/remediatedSequence.do?structureId=1KNP
(здесь есть очень интересное отображение расположения вторичных элементов
последовательности, на мой взгляд, оно лучше чем в SRS или UniProt)
2. UniProt - The Universal Protein Resource
http://www.uniprot.org/uniprot/P10902
3. EBI – Европейский институт биоинформатики.
http://srs.ebi.ac.uk/srsbin/cgi-bin/wgetz?-id+3uOgV1ZRPkj+e+[SWISSPROT:%27NADB_ECOLI%27]+-qnum+1+-enum+17
В UniProt о данном белке было найдено 8 статей:
[1]
"Molecular biology of pyridine nucleotide biosynthesis in Escherichia coli. Cloning and
characterization of quinolinate synthesis genes nadA and nadB."
Flachmann R., Kunz N., Seifert J., Guetlich M., Wientjes F.-J., Laeufer A., Gassen H.G.
Eur. J. Biochem. 175:221-228(1988) [PubMed: 2841129] [Abstract]
Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [GENOMIC DNA], PROTEIN SEQUENCE OF 1-19.
[2]
Kunz N.
Submitted (APR-1989) to the EMBL/GenBank/DDBJ databases
Cited for: SEQUENCE REVISION.
[3]
"Non-ribosomal proteins affecting the assembly of ribosomes in Escherichia coli."
Nashimoto H.
(In) Nierhaus K.H. (eds.); The translational apparatus, pp.185-195, Plenum Press, New York (1993)
Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [GENOMIC DNA].
Strain: K12.
[4]
Nashimoto H., Saito N.
Submitted (SEP-1995) to the EMBL/GenBank/DDBJ databases
Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [GENOMIC DNA].
Strain: K12.
[5]
"The complete genome sequence of Escherichia coli K-12."
Blattner F.R., Plunkett G. III, Bloch C.A., Perna N.T., Burland V., Riley M., Collado-Vides J., Glasner J.D., Rode
C.K., Mayhew G.F., Gregor J., Davis N.W., Kirkpatrick H.A., Goeden M.A., Rose D.J., Mau B., Shao Y.
Science 277:1453-1474(1997) [PubMed: 9278503] [Abstract]
Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [LARGE SCALE GENOMIC DNA].
Strain: K12 / MG1655 / ATCC 47076.
[6]
"Highly accurate genome sequences of Escherichia coli K-12 strains MG1655 and W3110."
Hayashi K., Morooka N., Yamamoto Y., Fujita K., Isono K., Choi S., Ohtsubo E., Baba T., Wanner B.L., Mori H.,
Horiuchi T.
Mol. Syst. Biol. 2:E1-E5(2006) [PubMed: 16738553] [Abstract]
Cited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE [LARGE SCALE GENOMIC DNA].
Strain: K12 / W3110 / ATCC 27325 / DSM 5911.
[7]
"Expression of the E. coli nadB gene and characterization of the gene product L-aspartate oxidase."
Seifert J., Kunz N., Flachmann R., Laeufer A., Jany K.-D., Gassen H.G.
Biol. Chem. Hoppe-Seyler 371:239-248(1990) [PubMed: 2187483] [Abstract]
Cited for: CHARACTERIZATION, PARTIAL PROTEIN SEQUENCE.
[8]
"Structure of L-aspartate oxidase: implications for the succinate dehydrogenase/fumarate reductase
oxidoreductase family."
Mattevi A., Tedeschi G., Bacchella L., Coda A., Negri A., Ronchi S.
Structure 7:745-756(1999) [PubMed: 10425677] [Abstract]
Cited for: X-RAY CRYSTALLOGRAPHY (2.2 ANGSTROMS).
Аннотацию первой статьи из данного списка смотрите в приложении 1.
В PubMed было найдено 29 статей связанных с белком NadB_Ecoli. Их список можно
посмотреть, пройдя по ссылке: http://kodomo.cmm.msu.ru/~ipoverennaya/nadbpubned.txt
Приложение 1.
Копия аннотации статьи.
Molecular biology of pyridine nucleotide biosynthesis in Escherichia coli.
Cloning and characterization of quinolinate synthesis genes nadA and nadB.
Flachmann R., Kunz N., Seifert J., Guetlich M., Wientjes F.-J., Laeufer A., Gassen H.G.
The two genes, nadA and nadB, responsible for quinolinate biosynthesis from aspartate and
dihydroxyacetone phosphate in Escherichia coli were cloned and characterized. Quinolinate (pyridine2,3-dicarboxylate) is the biosynthetic precursor of the pyridine ring of NAD. Gene nadA was identified
by complementation in three different nadA mutant strains. Sequence analysis provided an 840-bp open
reading frame coding for a 31,555-Da protein. Gene nadB was identified by complementation in a
nadB mutant strain and by the L-aspartate oxidase activity of its gene product. Sequence analysis
showed a 1620-bp open reading frame coding for a 60,306-Da protein. For both genes, promoter
regions and ribosomal binding sites were assigned by comparison to consensus sequences. The nadB
gene product, L-aspartate oxidase, was purified to homogeneity and the N-terminal sequence of 19
amino acids was determined. The enzyme was shown to be specific for L-aspartate. High-copy-number
vectors, carrying either gene nadA, nadB or nadA + nadB, increased quinolinate production 1.5-fold,
2.0-fold and 15-fold respectively. Both gene products seem to be equally rate-limiting in quinolinate
synthesis.