Cenibacterium arsenoxydans : Exploration du métabolisme

1. David Vallenet vallenet@genoscope.cns.fr 14/04/2005 Cenibacterium arsenoxydans : Exploration du métabolisme - Atelier de Génomique Comparative - UMR 8030, Genoscope

2. Construction d’un ensemble de matrices de profil Alignements multiples des segments homologues Collections enzymatiques (base ENZYME) Construction de matrices de profil Sélection d’un ensemble minimum recouvrant • Prédiction de fonctions enzymatiques • Cribler l’ensemble des gènes d’un organisme avec les profils de PRIAM • On obtient, pour chaque protéine, les meilleurs profils (= EC-number) non complètement chevauchants PRIAM : PRofil pour l’Identification Automatique du Métabolisme Clotilde RENARD-CLAUDEL - Daniel Kahn (INRA Toulouse) http://bioinfo.genopole-toulouse.prd.fr/priam/

3. Reconstruction des Voies Métaboliques par Homologie Hypothèse : les voies métaboliques sont bien conservées entre espèces organisme X / organisme de référence Modèle : une voie est un ensemble d ’enzymes Données : un ensemble de voies métaboliques, un ensemble d ’enzymes identifiées dans l ’organisme X (par similarités de séquences) Résultat : les voies qui sont prédites dans l ’organisme cible

4. Relation : numéros EC Chromosome bactérien Pathway de Référence Reconstruction des Voies Métaboliques par Homologie

5. source : E.coli cible : S. cerevisiae Biosynthèse de la L-méthionine à partir de la L-homoserine L-homoserine 2.5.1.48 2.5.1.48 L-homoserine 2.3.1.31 4.4.1.48 4.4.1.48 -succinyl-L-homoserine -succinyl-L-homoserine O-acetyl-homoserine 2.1.1.14 2.1.1.14 cystathionine cystathionine 2.5.1.49 2.3.1.46 2.3.1.46 L-homocysteine L-homocysteine • Inconvénient : •  méthode incapable de prédire des voies inconnues L-methionine L-methionine Reconstruction des Voies Métaboliques par Homologie 

6. Reconstruction des Voies Métaboliques par Homologie Prédiction d’activités enzymatiques dans l’organisme X (PRIAM) - EC + product - algorithme d’inférence Pathologic, Pathway Hole Filler - correspondances simples par EC Voies prédites dans l ’organisme X

7. MaGe / KEGG

8. Enzymes encoded by genes in the MaGe region Enzymes encoded by genes elsewhere in the C. arsenoxydans genome Additional enzymes in E. coli MaGe / KEGG

9. MaGe / BioCyc

10. MaGe / BioCyc

11. MaGe / BioCyc

12. MaGe / BioCyc

13. MaGe / BioCyc

15. A pathway is pruned from a PGDB if one of the following conditions holds: 1) No reactions contained in the pathways are known to be catalysed by the organism OR 2) None of the reactions in the pathway are unique to that pathway AND a) The pathway has evidence only for one reaction OR b) The pathway is included in other subpathways, the supplementary reactions have no evidence to be catalysed OR c) The pathway is included in other subpathways, the supplementary reactions have evidence to be catalysed - The pathways are members of a variant classe, OR- The pathway is a biosynthetic pathway but the two last step are missing OR- The pathway is a degradation and one or more steps from its beginning are missing

16. BioCyc : Pathway Hole Filler (BMC Bioinfomatics, 2004) (Retrieve from SwissProt) i.e proteome corresponding to annotated CDSs Candidate evaluation : determine the probability that each candidate has the activity required by the missing reaction.