Біоінформатичний аналіз білків-гомологів до білків магнітосомного острівця магнітотаксисних бактерій у протеомі людини

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Innovative Biosystems and Bioengineering; Vol. 6 No. 2 (2022); 84-91
Innovative Biosystems and Bioengineering; Том 6 № 2 (2022); 84-91
ISSN: 2616-177X
Popis: Background. The number of biogenic magnetic nanoparticles (BMN), present in human organs and tissues in the form of magnetite (ferrimagnetic iron oxide), increases in oncological and neurodegenerative diseases. Therefore, the study of homologues of BMN biomineralization proteins (mam-proteins) of magnetotaxis bacteria (MTB) in human proteome is relevant task. This concern is due primarily to the expediency of establishing patterns of changes in the expression of these proteins and searching for correlations with oncological and neurodegenerative diseases. Objective. We are aimed to conduct the bioinformatic analysis of homologues of MTB mam-proteins in humans and to determine the patterns of changes in the expression of these proteins, as well as to search for their connections with the specified diseases. This will allow to identify the main candidate proteins (among the known homologues of MTB mam-proteins in humans) for experimental verification of their participation in the genetically programmed mechanism of BMN biosynthesis in humans. Methods. The methods of comparative genomics were used, in particular the BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) program of the NCBI database. Database tools were also used: NCBI Conserved Domain Search, The Cancer Genome Atlas database, Ensembl database. Results. The bioinformatic analysis of 16 homologues of MTB mam-proteins in humans was carried out, namely: PEX5, ANAPC7, CDC23, CDC27 and SGTA – homologues of MamA in MTB; SLC30A4, SLC30A9, SLC39A3 and SLC39A4 – homologs of MamB and MamM in MTB; HTRA1, HTRA2, HTRA3 and HTRA4 – MamO and MamE homologues in MTB; SCRIB, PDZK1 and PDZD3 – MamE homologues in MTB. Using pairwise alignments, the degree of homology between the mam-proteins of the MTB magnetosome island and the corresponding human proteins was determined, conserved domains and their functions were determined, changes in their expression levels in cancer and normal conditions were determined by analyzing the relevant databases, and the metabolic pathways to which the data proteins are involved were analysed. The analysis of the obtained data allowed to assume the presence of the main homologues of the MTB mam-proteins of the magnetosome island in humans, which cause an increase in the level of BMN in oncological and neurodegenerative diseases, namely: an increase in the expression level of the proteins PEX5, ANAPC7 (homologs of MamA), SLC39A3, SLC39A4 (homologs of MamB and MamM), HTRA4 (MamO and MamE homolog) and SCRIB (MamE homolog). Conclusions. The obtained data allow us to assume that the proteins PEX5, ANAPC7, SGTA, SLC39A3, SLC39A4, HTRA4 and SCRIB are the main homologues of the MTB mam-proteins in humans and cause an increase in the level of BMN in oncological and neurodegenerative diseases.
Проблематика. Кількість біогенних магнітних наночастинок (БМН), наявних в органах і тканинах людини у формі магнетиту (феримагнітного оксиду заліза), збільшується при онкологічних і нейродегенеративних захворюваннях. Тому актуальним є дослідження гомологів білків біомінералізації БМН (mam-білків) магнітотаксисних бактерій (МТБ) у протеомі людини. Така актуальність обумовлена насамперед доцільністю встановлення закономірностей зміни експресії даних білків і пошуку їх зв’язків з онкологічними та нейродегенеративними захворюваннями. Мета. Проведення біоінформатичного аналізу mam-білків МТБ у людини і визначення закономірностей зміни експресії даних білків, а також пошук їх зв’язків із зазначеними захворюваннями, що дасть змогу визначити серед відомих гомологів mam-білків МТБ у людини основні білки-кандидати для експериментальної перевірки їх участі в генетично запрограмованому механізмі біосинтезу БМН у людини. Методика реалізації. Серед методів дослідження використовувалися методи порівняльної геноміки, зокрема програма BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) бази даних NCBI. Також використовувалися інструменти бази даних: NCBI Conserved Domain Search, база даних The Cancer Genome Atlas, база даних Ensembl. Результати. Здійснено біоінформатичний аналіз 16 гомологів mam-білків МТБ у людини, а саме: PEX5, ANAPC7, CDC23, CDC27 і SGTA – гомологи MamA у МТБ; SLC30A4, SLC30A9, SLC39A3 і SLC39A4 – гомологи MamB і MamM у МТБ; HTRA1, HTRA2, HTRA3 і HTRA4 – гомологи MamO і MamE у МТБ; SCRIB, PDZK1 і PDZD3 – гомологи MamE у МТБ. За допомогою попарних вирівнювань визначено ступінь гомології mam-білків магнітосомного острівця МТБ і відповідних білків людини, встановлено консервативні домени та їхні функції, встановлено зміни їх рівня експресії за онкологічних захворювань і в нормі шляхом аналізу відповідних баз даних, проаналізовано метаболічні шляхи, до яких ці білки залучені. Аналіз отриманих даних дав змогу припустити наявність основних гомологів mam-білків магнітосомного острівця МТБ у людини, що зумовлюють підвищення рівня БМН за онкологічних і нейродегенеративних захворювань, а саме: зростання рівня експресії для білків PEX5, ANAPC7 (гомологи MamA), SLC39A3, SLC39A4 (гомологи MamB і MamM), HTRA4 (гомологи MamO і MamE) та SCRIB (гомолог MamE). Висновки. Отримані дані дають змогу зробити припущення, що білки PEX5, ANAPC7, SGTA, SLC39A3, SLC39A4, HTRA4 та SCRIB є основними гомологами mam-білків МТБ у людини та зумовлюють підвищення рівня БМН за онкологічних і нейродегенеративних захворювань.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: