Практикум 12.

Знакомство с базой данных OPM

Был выбран белок VDAC-2 channel - потенциал-зависимый анионный канал, находящийся на внешней мембране митохондрий Danio rerio. Uniprot - Q8AWD0_DANRE, PDB - 4bum

Толщина гидрофобной части	23.4 Å
Координаты трансмембранных участков	1( 14- 21), 2( 28- 33), 3( 40- 46), 4( 55- 62), 5( 70- 74), 6( 81- 87), 7( 95- 102), 8( 111- 119), 9( 123- 130),10( 137- 145),11( 149- 156),12( 166- 173),13( 180- 184),14( 191- 197),15( 204- 209),16( 218- 226),17( 243- 249),18( 257- 263),19( 274- 281)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка	~8
В какой мембране находится белок	внешняя мембрана митохондрии Danio rerio

Рис. 1. VDAC-2 channel в мембране, p-сторона мембраны напрвлена вниз.

DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

>sp|D4GYH0|AGLS_HALVD | TM
MKRLAKAAFSQNSLTAPIVSTFVYLISVVRVVLNGNWPVTSSDTAMFQHIGWMVFSGKRYYIDAWDPKPPLTLELATIIAYISNGDPHLQHTLSVVSTIVAGILLTYLISHITSEITGNQFAGLLSGIVFITFPVIHYSAVFGYEPKYFVFLFGLGSIYLSRNPKPILSGAAAAASAGMWQFAIIFPIISFGIISRRKSKDLILKYVFGATIIAFISLLPIYLQGGLVAMTVEVIIAPLYAGETQSFLYRLVKGVTHLKLMIPIALLGMAGILLGFLDDIRERWWVVGLLLWFCIQIFILDYDGADDLFLGIILVSMGIGFAFEKLSTKYESERINSIVTAVVVCMLIWQVVTLGGVGVITNPYSYSGDGPDQAILESGIQQFAHLSGYTEYTIGGSPPDEQYNVKSRYGPDKIEELFFTSTIPSTCHYRLSGMELEWMNLTEQSFTEEKCGKWRLP
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMMMMIIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMMMIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMOMMMMMMMMMMIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMMMMMMMIIIIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOMMMMMMMMMMMMMMMMIIIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

##gff-version 3
# sp|D4GYH0|AGLS_HALVD Length: 457
# sp|D4GYH0|AGLS_HALVD Number of predicted TMRs: 11
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	inside	1	21				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	22	31				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	outside	32	98				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	99	110				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	inside	111	123				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	124	133				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	outside	134	147				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	148	158				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	inside	159	169				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	170	179				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	outside	180	180				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	181	190				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	inside	191	202				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	203	223				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	outside	224	259				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	260	274				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	inside	275	283				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	284	299				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	outside	300	307				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	308	323				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	inside	324	337				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	TMhelix	338	355				
sp|D4GYH0|AGLS_HALVD	outside	356	457

Рис. 2. Результат работы DeepTMHMM на α-спиральном белке ALGS_HALVD.^*

>tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE | BETA
MAVPPAYADLGKSAKDIFNKGYGFGMVKLDVKTKSASGVEFKTSGSSNTDTSKVVGSLETKYKRSEYGLTFTEKWNTDNTLGTEINIEDQIAKGLKLTFDTTFSPNTGKKSGKVKTAYKREFVNLGCDVDFDFAGPTIHGAAVVGYEGWLAGYQMSFDTAKSKMTQNNFAVGYKTGDFQLHTNVNDGSEFGGSIYQKVSDKLETAVNLAWTAGSNSTRFGIAAKYQLDKDASISAKVNNTSLVGVGYTQSLRPGIKLTLSALVDGKSINSGGHKLGLGLELEA
SSSSSSSSSSPPPPPPPBBBBBOOOOBBBBBBPPPPPPBBBBBBBBBOOOOOOBBBBBBBBPPPPPBBBBBBBBOOOOOOOBBBBBBBPPPPPPPBBBBBBBOOOOOOOOOBBBBBBBBPPPBBBBBBBBBOOOOBBBBBBBBBBPPPBBBBBBBBBOOOOOOOBBBBBBBBBPPPPPBBBBBBOOOOOBBBBBBBPPPPPPBBBBBBBBOOOOOOBBBBBBBBBPPPPPBBBBBBBOOOBBBBBBBBBPPPPPBBBBBBBBBOOOOOOOOOBBBBBBBBBPP

##gff-version 3
# tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE Length: 283
# tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE Number of predicted TMRs: 20
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	signal	1	10				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	11	17				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	18	22				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	23	26				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	27	32				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	33	38				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	39	47				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	48	53				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	54	61				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	62	66				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	67	74				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	75	81				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	82	88				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	89	95				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	96	102				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	103	111				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	112	119				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	120	122				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	123	131				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	132	135				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	136	145				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	146	148				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	149	157				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	158	164				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	165	173				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	174	178				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	179	184				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	185	189				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	190	196				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	197	202				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	203	210				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	211	216				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	217	225				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	226	230				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	231	237				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	238	240				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	241	249				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	250	254				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	255	263				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	outside	264	272				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	Beta sheet	273	281				
tr|Q8AWD0|Q8AWD0_DANRE	periplasm	282	283

Рис. 3. Результат работы DeepTMHMM на β-листовом белке Q8AWD0_DANRE1.^*

^*Красным обозначены участки, погруженные в мембрану, синим - находящиеся на внешней стороне мембраны, розовым - на внутренней. Для митохондриального белка зеленым указана периплазматическая сторона мембраны, а также желтым предсказан сигнальный участок(для альфа-спирального белка вероятность значительно ниже). На графиках "probabilities" ось абсцисс указывает на номер в аминокислотной последовательности, а по оси ординат отложена вероятность нахождения данного участка в указанном соответствующем цветом положении. Графики "topology" по оси ординат изображают положение фрагментов относительно мембраны.

PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Мне был выдан белок Dolichol phosphate-mannose mannosyltransferase - долихол фосфат-маннозо-манносилтрансфераза AGLS_HALVD

Рис. 4. Параметры PPM.^*

^*Белок принадлжит архее(информация из Uniprot), значит белок скорее всего пронизывает 1 архебактериальную мембрану. N-конец внутри согласно предсказанию DeepTMHMM.

Толщина гидрофобной части	30.0 ± 0.6 Å
Координаты трансмембранных участков	1( 12- 33), 2( 89- 113), 3( 121- 142), 4( 146- 162), 5( 166- 182), 6( 183- 195), 7( 202- 223), 8( 250- 277), 9( 283- 298),10( 305- 323),11( 336- 353)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка	~15
В какой мембране находится белок	единственная мембрана археи

Рис. 5. Изображение белка AGLS_HALVD с предсказанным PPM расположением относительно мембраны.

Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных спиралей

DeepTMHMM для белка рыбы предсказал все трансмембранные участки из OPM, есть только небольшие отклонения в их координатах. Однако Beta sheet 231 237 предсказанный программой хотя и присутсвует в pdb-файле, в таблице трасмембранных участков OPM отсутствует. Первый трансмембранный участок не является бета-тяжем, но DeepTMHMM трактует его именно так; возможно, это связано с отсутсвием информации о структуре белка. Для архейного белка предсказано 11 альфа-спиралей, как и у Alphafold+PPM, но их координаты то совпадают с альфафолдом, то отличаются. Возможно, это связано с разной трактовкой положения белка в мембране. Основная часть модели архейного белка обладает высокой достоверностью, но внемембранные участки в основном - низкой. Достоверность модели могла повлиять на результаты предсказания PPM тем, что в мембрану "не уместились" бы участки модели, которые развернуты в разные стороны, даже если они in vivo оба проходят через мембрану.

База данных TCDB

На оба запроса с главной страницы сайта были выведены сообщения об ошибке: "Sorry! q8awd0 is not included in TCDB", "Sorry! d4gyh0 is not included in TCD"