Metabolism is essential for survival and reproduction, and there is a metabolic pathways entry in the clusters of orthologous groups of proteins (COGs) database, updated in 2020. In this study, the metabolic pathways of 1309 prokaryotes were analyzed using COGs. There were 822 COGs associated with 63 metabolic pathways, and the mean for each taxon was between 200.50 (mollicutes) and 527.07 (cyanobacteria) COGs. The metabolic pathway composition ratio (MPCR) was defined as the number of COGs present in one genome in relation to the total number of COGs constituting each metabolic pathway, and the number of pathways with 100% MPCR ranged from 0 to 26 in each prokaryote. Among 1309 species, the 100% MPCR pathways included murein biosynthesis associated with cell wall synthesis (922 species); glycine cleavage (918); and ribosomal 30S subunit synthesis (903). The metabolic pathways with 0% MPCR were those involving photosystem I (1263 species); archaea/vacuolar-type ATP synthase (1028); and Na+-translocation NADH dehydrogenase (976). Depending on the prokaryote, three to 49 metabolic pathways could not be performed at all. The sequence of most highly conserved metabolic pathways was ribosome 30S subunit synthesis (96.1% of 1309 species); murein biosynthesis (86.8%); arginine biosynthesis (80.4%); serine biosynthesis (80.3%); and aminoacyl-tRNA synthesis (82.2%). Protein and cell wall synthesis have been shown to be important metabolic pathways in prokaryotes, and the results of this study of COGs related to such pathways can be utilized in, for example, the development of antibiotics and artificial cells.
An extensive analysis of 3,490 metabolic pathways in 471 archaebacterial species was conducted using the MetaCyc database. The number of metabolic pathways in these species varied significantly, ranging from 13 to 184 per species. Notably, no single metabolic pathway was found to be common in all archaebacteria. However, the "UTP and CTP de novo biosynthesis" and "tRNA charging" pathways were present in the 470 species. Among the top 12 most prevalent metabolic pathways in archaebacteria, five were associated with nucleic acids and five with proteins. The remaining pathways included the "synthetic pathway of S-adenosyl-L-methionine (SAM)," a critical cofactor in various bioreactions, and "phosphopantothenate biosynthesis III (archaea)," which is required for essential post-translational modifications. These findings underscore the importance of nucleic acids and protein metabolism in archaeal biology. When the average and standard deviation of the distance values obtained from the phylogenetic tree of metabolic pathways, each class of archaebacteria was divided into main two groups and the others, showing that the distribution of metabolic pathways was diverse. This study's insights hold potential applications in both foundational science and drug development.
Jae-Han Jeon;Chang-Won, Hong;Eun Young Kim;Jae Man Lee
IMMUNE NETWORK
/
v.20
no.6
/
pp.46.1-46.13
/
2020
Neutrophils are innate immune cells that constitute the first line of defense against invading pathogens. Due to this characteristic, they are exposed to diverse immunological environments wherein sources for nutrients are often limited. Recent advances in the field of immunometabolism revealed that neutrophils utilize diverse metabolic pathways in response to immunological challenges. In particular, neutrophils adopt specific metabolic pathways for modulating their effector functions in contrast to other immune cells, which undergo metabolic reprogramming to ensure differentiation into distinct cell subtypes. Therefore, neutrophils utilize different metabolic pathways not only to fulfill their energy requirements, but also to support specialized effector functions, such as neutrophil extracellular trap formation, ROS generation, chemotaxis, and degranulation. In this review, we discuss the basic metabolic pathways used by neutrophils and how these metabolic alterations play a critical role in their effector functions.
Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
/
2000.11a
/
pp.13-16
/
2000
Microorganisms have been widely employed for the production of useful bioproducts including primary metabolites such as ethanol, succinic acid, acetone and butanol, secondary metabolites represented by antibiotics, proteins, polysaccharides, lipids and many others. Since these products can be obtained in small quantities under natural condition, mutation and selection processes have been employed for the improvement of strains. Recently, metabolic engineering strategies have been employed for more efficient production of these bioproducts. Metabolic engineering can be defined as purposeful modification of cellular metabolic pathways by introducing new pathways, deleting or modifying the existing pathways for the enhanced production of a desired product or modified/new product, degradation of xenobiotics, and utilization of inexpensive raw materials. Metabolic flux analysis and metabolic control analysis along with recombinant DNA techniques are three important components in designing optimized metabolic pathways, This powerful technology is being further improved by the genomics, proteomics, metabolomics and bioinformatics. Complete genome sequences are providing us with the possibility of addressing complex biological questions including metabolic control, regulation and flux. In silico analysis of microbial metabolic pathways is possible from the completed genome sequences. Transcriptome analysis by employing ONA chip allows us to examine the global pattern of gene expression at mRNA level. Two dimensional gel electrophoresis of cellular proteins can be used to examine the global proteome content, which provides us with the information on gene expression at protein level. Bioinformatics can help us to understand the results obtained with these new techniques, and further provides us with a wide range of information contained in the genome sequences. The strategies taken in our lab for the production of pharmaceutical proteins, polyhydroxyalkanoate (a family of completely biodegradable polymer), succinic acid and me chemicals by employing metabolic engineering powered by genomics, proteomics, metabolomics and bioinformatics will be presented.
Mycoplasma genitalium has 367 conserved genes and the smallest genome among mono-culturable prokaryotes. Conservative metabolic pathways were examined among M. genitalium and 14 prokaryotes, one hyperthermophilic exosymbiotic archaeon Nanoarchaeum equitans and 13 intracellular eubacteria of plants or insects, with fewer conserved genes than M. genitalium. They have 11 to 71 metabolic pathways, however complete metabolic pathways ranged from 1 to 24. Totally, metabolic pathway hole is very high due to the lack of 45.8% of the enzymes required for the whole metabolic pathways and it could be suggested that the shared metabolic pathway with the host's enzyme would work or the essential substances are host dependent. The number of genes necessary for mass transfer through the cell membrane is also very low, and it may be considered that the simple diffusion or the protein of the host will function in the cell membrane of these prokaryotes. Although the tRNA charging pathway was distributed in all 15 prokaryotes, each has 5-20 tRNA charging genes. This study would give clues to the understanding of the metabolic pathways of intracellular parasitic bacteria of plant and endosymbiotic bacteria of insects, and could provide basic data for prevention of crop damage, development of insect pests and human medicines.
A family of signal transduction pathways known as wingless type (Wnt) signaling pathways is essential to developmental processes like cell division and proliferation. Mutation in Wnt signaling results in a variety of diseases, including cancers of the breast, colon, and skin, metabolic disease, and neurodegenerative disease; thus, the Wnt signaling pathways have been attractive targets for disease treatment. However, the complicatedness and large involveness of the pathway often hampers pinpointing the specific targets of the metabolic process. In our current study, we investigated the differential metabolic regulation by the overexpression of the Wnt signaling pathway in a timely-resolved manner by applying high-throughput and un-targeted metabolite profiling. We have detected and annotated 321 metabolite peaks from a total of 36 human embryonic kidney (HEK) 293 cells using GC-TOF MS and LC-Orbitrap MS. The un-targeted metabolomic analysis identified the radical reprogramming of a range of central carbon/nitrogen metabolism pathways, including glycolysis, TCA cycle, and glutaminolysis, and fatty acid pathways. The investigation, combined with targeted mRNA profiles, elucidated an explicit understanding of activated fatty acid metabolism (β-oxidation and biosynthesis). The findings proposed detailed mechanistic biochemical dynamics in response to Wnt-driven metabolic changes, which may help design precise therapeutic targets for Wnt-related diseases.
Cells cope with diverse intrinsic and extrinsic stimuli in order to make adaptations for survival. The epigenetic landscape plays a crucial role in cellular adaptation, as it integrates the information generated from stimuli. Signaling pathways induced by stimuli communicate with chromatin to change the epigenetic landscape through regulation of epigenetic modifiers. Metabolic dynamics altered by these stimuli also affect the activity of epigenetic modifiers. Here, I review the current understanding of epigenetic regulation via signaling and metabolic pathways. In addition, I will discuss possible ways to achieve specificity of epigenetic modifications through the cooperation of stimuli-induced signal transduction and metabolic reprogramming.
The comparison of metabolic pathway in different species is important in detecting a missing gene. There are many visualizations for metabolic pathway. However, Biologists need not only a simple path but also a visualization for comparison. K-Viz is a tool for visualization of metabolic pathway based on KEGG. To compare pathways in different species, K-Viz uses different color for path such as PathComp in KEGG and shows the table of path in pathway. K-Viz helps biologists to understand the comparison of metabolic pathways in different species.
For the direct understanding of flow, pathway data are usually represented as directed graphs in biological journals and texts. Databases of metabolic pathways or signal transduction pathways inevitably contain these kinds of graphs to show the flow. KEGG, one of the representative pathway databases, uses the manually drawn figure which can not be easily maintained. Graph layout algorithms are applied for visualizing metabolic pathways in some databases, such as EcoCyc. Although these can express any changes of data in the real time, it exponentially increases the edge crossings according to the increase of nodes. For the understanding of genome scale flow of metabolism, it is very important to reduce the unnecessary edge crossings which exist in the automatic graph layout. We propose a metabolic pathway drawing algorithm for reducing the number of edge crossings by considering the fact that metabolic pathway graph is scale-free network. The experimental results show that the number of edge crossings is reduced about $37{\sim}40%$ by the consideration of scale-free network in contrast with non-considering scale-free network. And also we found that the increase of nodes do not always mean that there is an increase of edge crossings.
Shigella flexneri is a facultative intracellular pathogen that causes bacillary dysentery in humans. Infection with S. flexneri can result in more than a million deaths yearly and most of the victims are children in developing countries. Therefore, identifying novel and unique drug targets against this pathogen is instrumental to overcome the problem of drug resistance to the antibiotics given to patients as the current therapy. In this study, a comparative analysis of the metabolic pathways of the host and pathogen was performed to identify this pathogen's essential enzymes for the survival and propose potential drug targets. First, we extracted the metabolic pathways of the host, Homo sapiens, and pathogen, S. flexneri, from the KEGG database. Next, we manually compared the pathways to categorize those that were exclusive to the pathogen. Further, all enzymes for the 26 unique pathways were extracted and submitted to the Geptop tool to identify essential enzymes for further screening in determining the feasibility of the therapeutic targets that were predicted and analyzed using PPI network analysis, subcellular localization, druggability testing, gene ontology and epitope mapping. Using these various criteria, we narrowed it down to prioritize 5 novel drug targets against S. flexneri and one vaccine drug targets against all strains of Shigella. Hence, we suggest the identified enzymes as the best putative drug targets for the effective treatment of S. flexneri.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.