Занятие 9. Транспортные белки.

Ваша задача — предсказать топологию мембранного белка и сравнить предсказание с ориентированной в мембране 3D-структурой белка-прототипа.

Идентификаторы заданного белка и белка-прототипа см. здесь

  1. Построение парного выравнивания исследуемого белка и заданного прототипа
  2. Внимание, последовательности и нумерация остатков в БД PDB и БД UniProt могут различаться. Поэтому получите и сравните обе последовательности белка-прототипа. Процедуру поиска и результат сравнения опишите в протоколе, прикрепите к протоколу страничку с выравниванием.

    По идентификатору UniProt получите последовательность заданного белка. Постройте парное выравнивание этой последовательности и последовательности белка-прототипа из PDB. В протоколе укажите, как строили выравнивание, приведите его характеристики. Готовое выравнивание импортируйте в GeneDoc и сохраните в файле под названием marking.msf

  3. Разметка мембранных сегментов на выравнивании
  4. По идентификатору PDB белка-прототипа найдите описание ориентации белка в мембране в БД OPM (Orientations of Proteins in Membranes database)

    В файле marking.msf ниже последовательности прототипа добавьте последовательность с названием "OPM" и разметкой ТМ сегментов, см. подсказки..

  5. Предсказание топологии заданного белка с помощью наиболее популярной программы (TMHMM)
  6. Предскажите топологию заданного белка с помощью сервера TMHMM. (опции по умолчанию).
    Страничку с результатом предсказания прикрепите к протоколу.

    Добавьте к последовательностям в файле marking.msf еще одну искусственную последовательность, отражающую результаты данного предсказания. Эту последовательность назовите "TMHMM".

    Готовое выравнивание экспортируйте в формате RTF или HTML и внесите в протокол, а также сохраните его в в виде текстового файла формата Clustal и прикрепите к отчету.

  7. Оценка качества предсказания
  8. Сравните полученное предсказание с данными ОРМ. Рассмотрите полученное выравнивание, и заполните таблицу вида:

    Результаты предсказания топологии мембранного белка....

      Число а.к. остатков
    Всего а.к. остатков  
    Остатки, предсказанные как локализованные в мембране (всего)  
    Правильно предсказали (true positives, TP)  
    Предсказали не то, что нужно (а.о. предсказаны как мембранные, а по данным ОРМ таковыми не являются, false positives, FP)  
    Правильно не предсказали ( не предсказаны, и по данным ОРМ не находятся в мембране, true negatives, TN)  
    Не предсказали то, что нужно (остатки по данным ОРМ находятся в мембране, false negatives, FN)  
    Чувствительность (sensivity) = TP / (TP+FN)  
    Специфичность (specificity) =  TN / (TN+FP)   
    Точность (precision) = TP / (TP+FP)                         
    Сверхпредсказание = FP/ (FP+TP)       
    Недопредсказание = FN / (TN+FN)                                             

    В кратком резюме оцените качество предсказания.

     


    Ecли Вы справились с обязательными упражнениями, то можете попробовать выполнить дополнительные.

    Дополнительные упражнения

    1. Проверьте, выполняется ли правило фон Хейне в структуре белка-прототипа (по данным ОРМ) и в топологии, предсказанной ТMHMM (1 балл).

    Подсказка: согласно этому правилу петли, обращенные в сторону цитоплазмы, содержат больше остатков аргинина и лизина.

    2. Предскажите топологию заданного мембранного белка на основе его профиля гидрофобности (2 балла).

    Постройте профиль гидрофобности для аминокислотной последовательности изучаемого белка (не для прототипа!)
    Данные для построения профиля получите с помощью программы pepwindow пакета EMBOSS (-graph data). Используйте размер окна в 19 а.о. Вообще-то программа может выдать и график, но с ним неудобно работать дальше.

    По полученным данным постройте профиль гидрофобности с помощью Excel. Определите границы трансмембранных сегментов по графику, см. подсказку, п2. Определите внутренние петли и отметьте их на разметке знаком "+".

    Создайте копию файла marking.msf с названием marking2.msf. Замените разметку по TMHMM на разметку по профилю гидрофобности. По описанному выше плану оцените качество предсказания.

    К отчету прикрепите как рабочую книгу Excel со всеми данными и графиком, так и выравнивание в 2-х вариантах (см.выше).