Белоктар – биоақпарттық полимерлер

1.

Белоктар – биоақпарттық полимерлер.

2.

ДНК
Геномика
РНК
Транскриптомика
Белок
Протеомика
Вторичные метаболиты
Метаболомика

3.

• Протеомика - ақуыздарды, олардың
қызметтері мен өзара байланысын
зерттейтін ғылым саласы.
• Протеомикада
негізінен
өнімділігі
жоғары талдау әдістері қолданылады.
• Протеомика = протеин + омика
• Протеом (протеом) - жасушаның,
ұлпаның,
организмнің
барлық
белоктарының жиынтығы, оның ішінде
осы белоктардың модификациялары.

4.

• сапалық талдау
• жаңа ақуыздың құрылымын анықтау
• альтернативті сплайсинг
• трансляциядан кейінгі модификация
(ПТМ)
• сандық талдау (салыстырмалы және
абсолютті)
• экспрессияны бағалау
• ПТМ бағалау

5.

6.

Посттрансляциялық модификациялар
Ақуыздар жасушада тұрақты емес және
әртүрлі қайтымды және қайтымсыз
модификацияға ұшырайды:
• Фосфорлану
• Гликозилдену
• Убиквинтеу
• S-нитрозилдену
• Метилдеу
• N-ацетилдеу
• Липидті байланыстыру

7.

• Фосфорлану - бұл белок функцияларын реттеудің және
конформацияны өзгерту арқылы сигнал берудің жиі
механизмі (жасуша циклына, өсуіне, апоптозына және
сигнал беру жолдарына әсер етеді)
• Гликозилдену - бұл әртүрлі механизм (бүктелуді,
фосфолипидтердің қосылуын қамтамасыз етеді,
ақуыздың
тасымалдануына,
жасушалардың
адгезиясына,
белок/белок-лигандтың
өзара
әрекеттесуіне, ерігіштігіне әсер етеді)
• Убиквиндеу - убиквитин лигазаларының бір немесе
бірнеше убиквитин мономерлерінің ферменттерімен
қосылуы. Убиквитиннің алғашқы ашылған қызметі полиубиквитин
тізбегімен
ақуыздардың
протеолитикалық деградациясы.

8.

• S-нитрозилдеу - цистеинге NO қосылуы
(сигнал беру механизмдеріне әсер етеді)
• Метилдеу - гидрофобты қасиетін арттырады
және теріс зарядты азайтады, гистон
метилдену транскрипция үшін ДНҚ-ның
болуына әсер етеді
• N-ацетилдеу - метионинді ацетил тобымен
алмастыру, гистондардағы лизинді ацетилдеу
(транскрипциясын реттеу - гистондардың
гипоацетилдеу)
• Липидті
байланыстыру
органеллаларға,
көпіршіктерге және жасуша мембранасына
өтуді қамтамасыз етеді.

9.

Major databases for PTMs
Acronym
dbPTM
Number of covered
organisms
More than 1000
Number of
PTM types
130
URL
http://dbptm.mbc.nctu.edu.tw
BioGRID
71
6
https://orcs.thebiogrid.org
Phosphosite
Plus
26
7
https://www.phosphosite.org
PTMCode v2
19
69
http://ptmcode.embl.de
qPTM
Human
10
http://qptm.omicsbio.info/
PLMD
176
20
http://plmd.biocuckoo.org
CPLM
122
12
http://cplm.biocuckoo.org
YAAM
Saccharomyces
cerevisiae
19
http://yaam.ifc.unam.mx
HPRD
Human
9
http://www.hprd.org
PHOSIDA
9
3
http://www.phosida.com
PTM-SD
7
21
http://www.dsimb.inserm.fr/dsimb_tools/PT
M-SD
WERAM
8
2
http://weram.biocuckoo.org

10.

Phosphorylation
EPSD
68 organisms
Phosphorylation
http://epsd.biocuckoo.cn
PhosphoNET
Human
Phosphorylation
http://www.phosphonet.ca
RegPhos
Human, mouse Phosphorylation
and rat
http://140.138.144.141/∼RegPh
os
Phospho.ELM
Mainly model
organisms
Phosphorylation
http://phospho.elm.eu.org
Phospho3D
Mainly model
organisms
Phosphorylation
http://www.phospho3d.org
dbPSP
200
prokaryotic
organisms
Phosphorylation
http://dbpsp.biocuckoo.cn/indEx
p.php
pTestis
Mouse
Phosphorylation
http://ptestis.biocuckoo.org
LymPHOS
Human
Phosphorylation
https://www.lymphos.org
P3DB
9 plant
organisms
Phosphorylation
http://www.p3db.org
UniPep
Human
N-glycosylation
http://www.unipep.org
GlycoFly
Drosophila
melanogaster
N-glycosylation
http://betenbaugh.jhu.edu/Glyco
Fly
GlycoFish
Zebrafish
N-glycosylation
http://betenbaugh.jhu.edu/Glyco
Fish
Ubiquitylation
mUbiSiDa
7 model
organisms
Ubiquitylation
http://reprod.njmu.edu.cn/mUbi
SiDa
S-palmitoylation
SwissPalm
17 organisms
S-palmitoylation
https://swisspalm.org
S-nitrosylation
dbSNO
18 organisms
S-nitrosylation
http://dbSNO.mbc.nctu.edu.tw
Glycosylation

11.

http://ptmd.biocuckoo.org/
http://ibs.biocuckoo.org/
https://www.uniprot.org/
https://bioinformatics.cse.unr.edu/fat-ptm

12. Ақуыздар құрылымын модельдеу

SwissModel (https://swissmodel.expasy.org/)
• ақуызды теңестіру
• ең жақын ақуыз бойынша моделін құру
FoldX, Yasara
• ақуыз құрылымын оптимизациясы
• мутациялардың және жағдайлардың
өзгеруінің ақуыз тұрақтылығына әсерін
бағалау.

13.

14. Мотив ?

• Аминқышқылдар тізбегіндегі мотив - бұл
белоктың қызметі үшін маңызды және бір-бірінен
белгілі бір (әдетте қысқа) қашықтықта орналасқан
консервативті қалдықтардың жиынтығы.
• Құрылымдық мотив - бұл белоктарда жиі
кездесетін кеңістіктік құрылымның элементі (αспираль, β-құрылым).
Бір доменде аминқышқылдарының бір немесе бірнеше
мотивтері болуы мүмкін.
Кез-келген теңестіру кезінде мотив табу оңай емес.

15.

Гомологиялық белоктар

16.

Ақуыз гомологиясының белгілері
• ұқсас 3D құрылымы
• аминқышқылдарының бірізділігі ұқсас
• ұқсас функция
Ортологтар
дегеніміз
бір
жалпы
предшественниктен пайда болған тізбектер
Ортологтарда бірдей функциясы бар
Паралогтар - бір организмдегі дупликация
нәтижесінде (бір жалпы предшественник бар)
пайда болатын тізбектер
Паралогтардың әдетте әртүрлі функциялары бар.

17.

Отбасы - жалпы шығу тегі бар белоктар тобы, ұқсас домендік
құрылымға ие.
Superfamily
Family
Subfamily

18.

Аминқышқылдарының банктерінен алынған ақуыздардың
отбасылық және домендік банктері
Мотивтер жиынтығы
PROSITE , 1989
BLOCKS
PRINTS
Домен жиынтығы
Pfam
SMART
ProDom, 1995
SUPERFAMILY
InterPro, 1999
(Integrated Resource of Protein Families)
https://www.ebi.ac.uk/interpro/

19. Кешенді InterPro мәліметтер базасын құру

PROSITE
PFAM
Интегрирование
PRINTS
ProDom
родственных
подписей
«вручную»
InterPro
entries
SMART
TIGRFAMs
PIRSF
SUPERFAMILY
InterPro- an integrated resource of protein families, domains and functional sites.

20. MEGA

Молекулалық филогенетика - ДНҚ, РНҚ және ақуыздар
макромолекулалардың құрылымын зерттеу негізінде тірі
организмдер арасындағы отбасылық байланыстарды
анықтау әдіс
Молекулалық филогенетикалық талдаудың нәтижесі:
тірі организмдердің филогенетикалық ағаштарды
құрастыру
Филогенетикалық ағаш (эволюциялық ағаш, өмір ағашы)
– жалпы шығу тегі бар әр түрлі түрлер арасындағы
эволюциялық қатынастарды көрсететін ағаш.

21. рРНҚ гендерімен салынған тамырлы ағаш түрінде ұсынылған тірі организмдердің филогенезі

22. үш класқа бөлінеді

жапырақтары, түйіндері және (ең көп дегенде) бір
түбірі.
• жапырақтары - тірі организмнің бір түрі
• түйін - ажырауының эволюциялық оқиғасы
• түбір - ортақ шығу тегі
Филогенетикалық ағаш салу кезеңдері
1. Биополимерлерді бөліп алу (ДНҚ, РНҚ, ақуыз)
2. Секвендеу (аминқышқылының немесе нуклеотидтердің
реттілігін анықтау)
3. Тізбектерді алғашқы өңдеу
4. Арнайы есептеу (филогенетикалық) әдістерін қолданып
ағаштарды құрастыру (максималды ықтималдылық принципі
Байес принципі, Neighbor-joining)

23.

• Негізінен филогенетикалық ағашының
құрастыруы
бұл
белгілердің
филогенезін бағалау (яғни гендік ағаш)
• біз филогенетикалық ағаш салуды 3 кезеңнен бастаймыз
• қазірдің өзінде шифрланған және дәйектілік түрінде
алынған
• Сиквенс файл түрінде болады (нуклеотидтік немесе
аминқышқылдық тізбегі)

24. https://www.megasoftware.net/

25. https://www.youtube.com/watch?v=wPRCLnF2NYk

https://www.youtube.com/watch?
v=wPRCLnF2NYk