Белки, синтезируемые рибосомами на ЭПР, могут после процесса синтеза модифицироваться, такие модификации называются посттрансляционными. В ходе этих модификаций к некоторым…
Белки, синтезируемые рибосомами на ЭПР, могут после процесса синтеза модифицироваться, такие модификации называются посттрансляционными. В ходе этих модификаций к некоторым аминокислотным остаткам могут пришиваться, например, цепочки моносахаридов. Как правило, каждый моносахарид или какое-то определенное количество моносахаридов пришивается своим ферментом. В таблице ниже представлены цепочки моносахаридов в клетках дикого типа и различных мутантах. Название моносахаридов даны в заголовках столбцов (Man, GlcNAc, Gal, NANA, Glc), а число на пересечении столбца и строки показывает, какое количество моносахаридов определенного типа встречается в цепочке клеточной линии, указанной в строке. Например, в цепочке клеточной линии мутанта A встречается 4 моносахарида GlcNAc. Клеточная линия Man GlcNAc Gal NANA Glc Дикий тип 3 4 2 2 0 Мутант A 3 4 0 0 0 Мутант B 5 3 0 0 0 Мутант C 9 2 0 0 3 Мутант D 9 2 0 0 0 Мутант E 5 2 0 0 0 Мутант F 3 3 0 0 0 Мутант G 8 2 0 0 0 Мутант H 9 2 0 0 2 Мутант I 3 4 2 0 0 Цепочка дикого типа получается в результате последовательного действия ферментов, участвующих в посттрансляционных модификациях. Каждый фермент может или пришивать, или удалять один или несколько моносахаридов одного типа. Условно схему действия ферментов можно изобразить так: Фермент №1 → Фермент №2 → Фермент №3 → Фермент №4 → Фермент №5 → ... У каждого мутанта не работает один из ферментов, что приводит к блокированию всей последовательности реакций на определенной стадии. Например, если не работает фермент №4, то последовательность действий ферментов ограничится тремя шагами: Фермент №1 → Фермент №2 → Фермент №3 Опишите последовательность, в которой происходят посттрансляционные модификации в клетках дикого типа. Укажите, фермент какого этапа посттрансляционных модификаций не работает у каждого из представленных мутантов.
Данная задача связана с определением последовательности посттрансляционных модификаций и выявлением, какой фермент (на каком этапе) не работает у каждого мутанта, основываясь на изменениях в цепочках моносахаридов.
Шаг 1. Анализ исходных данных и понимание модели
- В клетках дикого типа происходит цепная последовательность ферментов, каждый из которых или добавляет, или удаляет определённый моносахарид.
- Таблица показывает количество моносахаридов в цепочке для каждой линии.
- Мутации приводят к "отключению" определённого фермента, что сообщает о невозможности выполнения соответствующей реакции.
Шаг 2. Определение последовательности ферментов
Исходя из изменений, сравним цепочку дикого типа с цепочками мутантов.
- В цепочке дикого типа:
Ман — 3,
GlcNAc — 4,
Гал — 2,
NANA — 2,
Glc — 0.
Рассмотрим изменения в мутантах относительно дикого типа.
Мутации и вывод о том, какой фермент не работает
Мутант A
- Ман: 3 (так же, как и в диком типе)
- GlcNAc: 4 (так же)
- Гал: 0 (< 2)
- NANA: 0 (< 2)
- Glc: 0
Изменения:
- Гал и NANA снизились, в то время как Ман и GlcNAc остались.
- Вероятно, после того как остановился фермент, добавляющий Гал и NANA, цепочки не увеличиваются или уменьшаются.
Вероятный вывод:
Ферменты, которые отвечает за добавление NANA и Гала, — не работают. Предположительно, это ферменты №4 и №3.
Однако, поскольку NANA и Гал уменьшились, вероятнее, что фермент №3 (ответственный за добавление Гала) — не работает.
Фермент №3 (ответственный за добавление Гал) не работает у мутанта A.
Мутант B
- Ман: 5 (> 3)
- GlcNAc: 3 (< 4)
- Гал: 0
- NANA: 0
- Glc: 0
Изменения: Ман увеличился — фермент, добавляющий Ман, не работает или цепочка не сокращается, а остальные показатели снизились.
Частичное увеличение Ман говорит о том, что фермент, который должен удалять Ман или регулировать его уровень, не действовал, либо не было добавления новых Ман.
Но учитывая, что Chain статус показывает наличие Ман — 5, а в диком типе — 3, не работа фермента, скорее всего, связана с добавлением Ман.
Вывод:
Фермент №1 (ответственный за добавление Ман) — не работает у мутанта B.
Мутант C
- Ман: 9 (> 3)
- GlcNAc: 2 (< 4)
- Гал: 0
- NANA: 0
- Glc: 0
Ман увеличился, остальные — снизились.
Вероятно, фермент, добавляющий Ман — не работает.
Фермент №1 — не работает у мутанта C.
Мутант D
- Ман: 9
- GlcNAc: 2
- Гал: 0
- NANA: 0
- Glc: 0
Так же, как у мутанта C, изменение — увеличение Ман, снижение GlcNAc.
Это указывает, что фермент, добавляющий Ман — не функционирует.
Фермент №1 — не работает.
Мутант E
- Ман: 5 (уменьшилось по сравнению с 9)
- GlcNAc: 2 (так же)
- Гал: 0
- NANA: 0
- Glc: 0
Ман уменьшился, что свидетельствует о прекращении добавления Ман или о его удалении.
Вероятно, фермент №1 — не работает.
Фермент №1.
Мутант F
- Ман: 3 (уменьшение)
- GlcNAc: 3 (увеличение — с 4 до 3, возможно, ошибка, либо снижение)
- Гал: 0
- NANA: 0
- Glc: 0
Изменения: Ман снизился, что говорит о проблемах с добавлением или удалением.
Вероятнее всего, фермент №1 — не работает.
Мутант G
- Ман: 8 (> 3)
- GlcNAc: 2 (< 4)
- Гал: 0
- NANA: 0
- Glc: 0
Опять тот же паттерн: увеличение Ман — фермент №1.
Фермент №1 — не работает.
Мутант H
- Ман: 9 (> 3)
- GlcNAc: 2 (< 4)
- Гал: 0
- NANA: 2 (увеличение)
- Glc: 0
Наличие NANA показывает, что фермент №4 (отвечает за NANA) работает.
Но цепочка большая с 9 Ман и 2 NANA, следовательно, фермент №4, вероятно, не работает.
Фермент №4 — не работает.
Мутант I
- Ман: 3
- GlcNAc: 4
- Гал: 2
- NANA: 0
- Glc: 0
Полностью совпадает с диким типом.
Следовательно, все ферменты работают.
Итоговая таблица по мутациям:
| Мутант | Не работает фермент |
|---|---|
| A | 3 (Добавление Гал) |
| B | 1 (Добавление Ман) |
| C | 1 (Добавление Ман) |
| D | 1 (Добавление Ман) |
| E | 1 (Добавление Ман) |
| F | 1 (Добавление Ман) |
| G | 1 (Добавление Ман) |
| H | 4 (Добавление NANA) |
| I | Все работают |
Краткий вывод:
- В дикой клетке ферменты работают последовательно, добавляя моносахариды.
- У мутантов:
- у A — не работает фермент №3 (ответственный за добавление галактозы),
- у B, C, D, E, F, G — не работает фермент №1 (ответственный за добавление Ман),
- у H — не работает фермент №4 (ответственный за добавление NANA),
- у I — все ферменты функционируют.
Если нужно более точное описание ролей ферментов, потребуется уточнить, какая реакция за что отвечает, однако из анализа цепочек основные выводы можно сделать именно так.
